JPH0313537B2 - - Google Patents

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JPH0313537B2
JPH0313537B2 JP55083493A JP8349380A JPH0313537B2 JP H0313537 B2 JPH0313537 B2 JP H0313537B2 JP 55083493 A JP55083493 A JP 55083493A JP 8349380 A JP8349380 A JP 8349380A JP H0313537 B2 JPH0313537 B2 JP H0313537B2
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JP
Japan
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output
semiconductor
bridge circuit
amplifier
diaphragm
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JP55083493A
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English (en)
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JPS578425A (en
Inventor
Mikio Betsusho
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS578425A publication Critical patent/JPS578425A/ja
Publication of JPH0313537B2 publication Critical patent/JPH0313537B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2268Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
    • G01L1/2281Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体ストレーンゲージで圧力を検
知する圧力検知装置に関するものである。
従来、この種の装置として第1図に示ものがあ
つた。同図において、ダイヤフラム1に加えられ
た圧力を検出するためのブリツジ回路2は、ダイ
ヤフラム1に貼りつけられたワイヤストレーンゲ
ージ3,4と、固定抵抗体5,6と、可変抵抗体
7とから構成され、上記ストレーンゲージ3には
零点温度補償用の固定抵抗体8が直列接続され、
この直列回路に並列に同様の零点温度補償用の固
定抵抗体9が接続されている。また、上記ストレ
ーンゲージ3,4の接続点aと可変抵抗体7の摺
動子10とから出力信号を取り出して、これらを
増幅器11に入力し、この増幅器11の出力側に
圧力検出信号を出力する出力端子12を設けると
ともに、増幅器11の出力の一部を正特性サーミ
スタ13とこのサーミスタ13の温度抵抗曲線を
直線化するための抵抗体14との並列回路および
固定抵抗体15を介して、増幅器11の入力側へ
帰還させている。
上記構成において、ダイヤフラム1に圧力が印
加されないとき、ブリツジ回路2は可変抵抗体7
の摺動子10を移動することにより平衡させられ
ている。ダイヤフラム1に圧力が印加されると、
圧力はダイヤフラム1の変形に変換され、この変
形分に応じてストレーンゲージ3,4に抵抗変化
が生じ、ブリツジ回路の平衡がくずれ、出力が現
われる。この出力電圧は、増幅器11に加えられ
て増幅され、数Vないし十数Vの出力電圧となつ
て端子12から取り出される。一方、増幅器11
からの出力の一部は正特性のサーミスタ13を介
して増幅器11の入力側へ帰還されているので、
雰囲気の温度変化に応じてストレーンゲージ3,
4に感度の変化が生じると、ストレーンゲージ
3,4と同一の雰囲気中に置かれている正特性サ
ーミスタ13の抵抗値も温度変化に応じて変化
し、温度変化によるストレーンゲージ3,4の感
度の変動分のみを補償する。
ところが、上記ストレーンゲージ3,4は、第
2図に示すように、ダイヤフラム1の膜面上に接
着されているので、この接着方法が適切でないと
特性が劣化するおそれがあつた。また、ブリツジ
回路2が2つのストレーンゲージ3,4と2つの
固定抵抗体5,6とから構成されているので、ブ
リツジ回路2が4つのストレーンゲージで構成さ
れている場合に比較して出力が小さいという欠点
があつた。さらに、ストレーンゲージ3,4をダ
イヤフラム1に接着により貼りつけるため、量産
性が悪いという欠点もある。
そこで、半導体ダイヤフラム1に4つの半導体
ストレーンゲージを一体形成し、これら4つの半
導体ストレーンゲージを用いてブリツジ回路を構
成すると、上記の出力および量産性についての欠
点はすべて解決されるが、半導体ストレーンゲー
ジは半導体ダイヤフラムに一体形成されるので、
抵抗値を自由に選択することができない。したが
つて、4つの半導体ストレーンゲージを用いたブ
リツジ回路とした場合には、このブリツジ回路の
2つの出力端子から得られる出力に対して温度補
償を行うにあたつて、複雑な回路構成となり、ま
た、圧力が印加されていないときのブリツジ回路
を平衡させるにあたつても複雑な回路構成とな
る。さらに、上記平衡を計る調整と温度補償とが
複雑に関係し合うため、互いの調整が困難にな
る。ダイヤフラムに圧力が作用しないときにブリ
ツジ回路を平衡させられないと、従来の感度温度
補償方法は使用できない。
この発明は上記従来の欠点を除去するためにな
されたもので、半導体ダイヤフラムに一体形成さ
れた半導体ストレーンゲージによりブリツジ回路
を構成するとともに、調節回路の演算増巾器によ
りブリツジ回路の差動出力を単一出力に変換し、
調節回路の分圧抵抗体により上記ブリツジ回路の
零点補償を行ない、さらに、上記増幅器の出力に
対して従来と同様に、感熱抵抗体による温度補償
を行なつて、特性の優れた圧力検知装置を提供す
ることを目的とする。
以下、この発明の実施例を図について説明す
る。第3図において、16は外部から圧力を受け
て変形する半導体ダイヤフラムで、この半導体ダ
イヤフラム1の上面に、拡散により4つの半導体
ストレーンゲージ17,18,19,20が同心
状に一体形成されている。第4図において、ブリ
ツジ回路2は上記半導体ストレーンゲージ17,
18,19,20をブリツジ接続してなり、相対
する1対の端子21,22を入力端子とし、他の
一対の端子23,24を出力端子とするもので、
出力端子23,24には、零点オフセツト電圧の
温度ドリフトを補償する、すなわち零点出力の温
度補償を行なう補償抵抗体25,26が接続され
るとともに、調節回路27を介して出力段の差動
増幅器28に接続されている。上記調節回路27
は、ブリツジ回路2の2つの出力端子23,24
からの差動出力を単一出力、すなわ、出力差に応
じた電圧に変換するための抵抗体30〜33およ
び演算増幅器35と、上記増幅器28に所定のバ
イアス電圧を印加するための分圧抵抗体36,3
7とからなる。
上記調節回路27の増幅器35の出力は抵抗体
38を介して増幅器28の一方の入力端子に入力
され、この増幅器28の他方の入力端子には、分
圧抵抗体36,37によつて分圧された電圧が入
力されている。増幅器28のフイードバツク回路
には正温度係数を有する感熱抵抗体39が接続さ
れており、これにより、後述するように増幅器3
5からの出力信号の温度補償を行なつている。
つぎに、上記第4図の構成の動作について説明
する。半導体ダイヤフラム16に圧力が作用しな
いときのブリツジ回路2の出力、すなわ零点オフ
セツト電圧をV0、圧力に比例する電圧をV8とす
る。また、抵抗体30〜33,38,39の抵抗
値をそれぞれR30〜R39とし、電源41,42の
電圧をそれぞれVA,VBとすると、調節回路27
の端子43の電圧V43は、V43=(V0+V8)R33/R30、 ただしR32/R31=R33/R30 増幅器28の出力端子44の電圧V44は、 V44=R39/R38{R37/R36+R37(VA+VB)−(V0
+V8)R33/R30}+R37/R36+R37(VA+VB) となり、 V0R33/R30=R37/R36+R37(VA+VB) となるようにR36,R37を選択すれば、つまり零
点オフセツト電圧V0に対応した電圧V0R33/R30
が増幅器28の他方の入力端子(プラス側)に入
力されるようにすれば、 V44=−R39/R38・R33/R30.V8 +R37/R36+R37(VA+VB) となる。つまり、R36,R37を含む調節回路27
により増幅器28への入力信号が調節され、この
増幅器28の出力V44に零点オフセツト電圧V0
重畳されなくなる。
いま、抵抗体39は正温度係数抵抗体であるか
ら、抵抗値R39/R38は温度とともに増加し、圧力に 比例する電圧V8の温度上昇に伴う減少を補償す
ることができる。
この発明は上記第3図および第4図のように構
成され、半導体ストレーンゲージ17〜20が半
導体ダイヤフラム16に一体形成されているか
ら、ストレーンゲージの接着不良という問題がな
く、特性が良好になり、しかも量産性にも優れ
る。また、ブリツジ回路2は4つのストレーンゲ
ージで構成されているから、出力が大きくなり、
それだけ検知精度が向上する。このようなブリツ
ジ回路2からの出力は、その零点オフセツト電圧
が大きいが、上記出力の補償抵抗体25,26に
よる零点温度補償と、調節回路27による零点補
償と、感熱抵抗体39による感度温度補償とが行
なわれて、温度変化による誤差の少ない安定した
出力信号が出力端子12から得られる。
第5図はこの発明の第2の実施例を示すもの
で、第1の実施例と異なる点は、電源42がなく
なり、電源41に新たに分圧抵抗体51,52を
並列接続し、抵抗体32に電圧R52/R51+R52VAが印 加されていることである。
動作を第1の実施例と異なる点だけ説明する
と、端子44の電圧44は、 V44=R39/R38{R37/R36+R37VA−(V0+V8)・R33
/R30−R52/R51+R52VA}+R37/R36+R37VA となり、 R37/R36+R37VA=R33/R30 V0+R52/R51+R52VA となるようにR36,R37を選択すれば、 V44=R39/R38・R33/R30・(−V8) +R37/R36+R37VA となる。
第4図に示した第1の実施例では、 R37/R36+R37(VA+VB)=V0R33/R30で示されるよ
う に、V0=R33/R30によりR37/R36+R37(VA+VB)の値 がきまつていたが、第5図に示した第2の実施例
では、 R37/R36+R37VA=R33/R30V0+R52/R51+R52VAで示
され るように、R37/R36+R37VAの値はR52/R51+R52の値を 変化させることにより任意に選ぶことができる。
したがつて、零点オフセツト電圧が半導体ストレ
ーンゲージにより異なる場合でも、R37/R36+R37VA の値を一定に保つことができ、調整が容易とな
る。
第6図は第3の実施例を示すもので、上記第2
の実施例と異なる点についてのみ説明する。調節
回路27には演算増幅器53が追加されており、
入力インピーダンスが高くなつているため、使用
する半導体ストレーンゲージに対する汎用性が高
まる。
以上のように、この発明によれば、半導体ダイ
ヤフラムに一体形成された半導体ストレーンゲー
ジからなる特性の優れたブリツジ回路からの出力
に、有効な零点補償および温度補償がなされるの
で、圧力に正確に比例した信号を出力する圧力検
知装置が得られる。また、ブリツジ回路からの差
動出力の単一出力への変換を演算増幅器で、ブリ
ツジ回路の零点出力の温度補償を補償抵抗体で、
零点補償を調節回路の分圧抵抗体で、感度の温度
補償を感熱抵抗体でそれぞれ別個に行なつている
ので、上記演算増幅器および各抵抗体を個別に調
節することにより圧力検出精度を上げるように装
置を容易に調整できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す回路図、第2図は第1図
のダイヤフラムの断面図、第3図はこの発明に係
る半導体ダイヤフラムの一部切欠した斜視図、第
4図はこの発明の第1の実施例を示す回路図、第
5図は第2の実施例を示す回路図、第6図は第3
の実施例を示す回路図である。 2……ブリツジ回路、16……半導体ダイヤフ
ラム、17〜20……半導体ストレーンゲージ、
23,24……出力端子、25,26……補償抵
抗体、27……調節回路、28……差動増幅器、
35……演算増幅器、36,37……分圧抵抗
体、39……感熱抵抗体。なお、図中、同一符号
は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 外部からの圧力を受けて変形する半導体ダイ
    ヤフラム、この半導体ダイヤフラムに一体形成さ
    れた半導体ストレーンゲージ、この半導体ストレ
    ーンゲージをブリツジ接続して構成された複数の
    出力端子を有するブリツジ回路、上記ブリツジ回
    路の複数の出力端子から信号を受け、これらの出
    力端子からのそれぞれの信号を単一出力に変換す
    ると共に、上記半導体ダイヤフラムに圧力が作用
    しないときの上記ブリツジ回路の出力に相当する
    バイアス電圧を出力する調節回路、上記調節回路
    の出力を差動増幅すると共に上記ストレーンゲー
    ジの温度による感度変動分の温度補償を施す温度
    補償手段を含む増幅手段を備えたことを特徴とす
    る圧力検出装置。
JP8349380A 1980-06-18 1980-06-18 Pressure detector Granted JPS578425A (en)

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4444056A (en) * 1982-05-05 1984-04-24 Itt Corporation Temperature compensated circuit
US4581940A (en) * 1984-11-06 1986-04-15 Hewlett-Packard Company Dome and transducer with compensating temperature coefficient
JPS61259134A (ja) * 1985-05-14 1986-11-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体圧力センサ
IT206726Z2 (it) * 1985-09-17 1987-10-01 Marelli Autronica Dispositivo misuratore di pressione
JPS62185138A (ja) * 1986-02-12 1987-08-13 Omron Tateisi Electronics Co 圧力センサ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56145327A (en) * 1980-04-15 1981-11-12 Fuji Electric Co Ltd Pressure transducer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56145327A (en) * 1980-04-15 1981-11-12 Fuji Electric Co Ltd Pressure transducer

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