JPH03156333A - Pressure detecting apparatus - Google Patents
Pressure detecting apparatusInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、特別な変換特性素子を用いずに、圧力に反
比例する電圧を直接出力できる圧力検出装置に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a pressure detection device that can directly output a voltage that is inversely proportional to pressure without using a special conversion characteristic element.
[従来の技術]
一般に使用される半導体圧力センサは、印加圧力に正比
例した直流電圧を得るように設計されているため、2つ
の圧力の比を求める場合や、印加圧力に反比例した信号
が必要な場合には得られた信1号を対数増幅器や複雑な
非直線増幅器を通して所要の特性に変換するのが普通で
ある。[Prior Art] Generally used semiconductor pressure sensors are designed to obtain a DC voltage that is directly proportional to the applied pressure. In this case, the obtained signal 1 is usually converted into the desired characteristics through a logarithmic amplifier or a complex non-linear amplifier.
従来例の構成を第2図を参照しながら説明する。The configuration of a conventional example will be explained with reference to FIG.
第2図は、従来の圧力検出装置を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional pressure detection device.
第2図において、従来の圧力検出装置は、駆動用直流電
源(1)と、この駆動用直流電源(1)に並列接続され
た圧力センサ素子(2)と、この圧力センサ素子(2)
に接続された緩衝増幅器(3)と、一方の入力端が緩衝
増幅器(3)に接続されかつ他方の入力端が接地された
演算増幅器(4)と、演算増幅器(4)の一方の入力端
と出力端の間に並列接続された対数変換用ダイオード(
5)と、演算増幅器(4)の出力端に接続された出力端
子(6)とから構成されている。In FIG. 2, the conventional pressure detection device includes a driving DC power source (1), a pressure sensor element (2) connected in parallel to the driving DC power source (1), and a pressure sensor element (2) connected in parallel to the driving DC power source (1).
an operational amplifier (4) whose one input terminal is connected to the buffer amplifier (3) and whose other input terminal is grounded; and one input terminal of the operational amplifier (4). A logarithmic conversion diode (
5) and an output terminal (6) connected to the output terminal of the operational amplifier (4).
つぎに、上述した従来例の動作を説明する。Next, the operation of the above-mentioned conventional example will be explained.
第2図は、従来から一般に行われている代表的な例を示
したもので、圧力センサ素子(2)自体から得られる出
力電圧は、印加圧力に正比例した電気信号で、これを別
に設けた信号変換回路によって逆数の関係をもつ電気信
号を得るものである。Figure 2 shows a typical example that has been commonly used in the past.The output voltage obtained from the pressure sensor element (2) itself is an electrical signal that is directly proportional to the applied pressure. Electrical signals having a reciprocal relationship are obtained by a signal conversion circuit.
臂通、この信号変換回路にはダイオードやトランジスタ
の非直線性を利用した対数増幅器が用いられ、第2図で
はダイオードを利用した回路の例を示している。This signal conversion circuit uses a logarithmic amplifier that takes advantage of the nonlinearity of diodes and transistors, and FIG. 2 shows an example of a circuit that uses diodes.
まず、圧力センサ素子(2)により印加圧力に比例した
出力電圧が得られる。圧力センサ素子(2)の出力電圧
は、FIL衝増幅器(3)を経て演算増幅器(4)に印
加される。また、yL衝増幅器(3)の出力電圧に比例
した電流が対数変換用ダイオード(5)に流れる。すな
わち、対数変換用ダイオード(5)の電流は、圧力セン
サ素子(2)の出力電圧に比例することになる。First, the pressure sensor element (2) provides an output voltage proportional to the applied pressure. The output voltage of the pressure sensor element (2) is applied to the operational amplifier (4) via the FIL amplifier (3). Further, a current proportional to the output voltage of the yL amplifier (3) flows through the logarithmic conversion diode (5). That is, the current of the logarithmic conversion diode (5) is proportional to the output voltage of the pressure sensor element (2).
演算増幅器(4)の出力電圧は、対数変換用ダイオード
(5)の両端の電圧に等しいから、結局、ダイオードの
電圧−電流特性曲線に沿ってダイオード電流は電圧に変
換される。Since the output voltage of the operational amplifier (4) is equal to the voltage across the logarithmic conversion diode (5), the diode current is eventually converted into voltage along the voltage-current characteristic curve of the diode.
一般に、ダイオードの電流Iとダイオードの両端の電圧
■、との間には、
I = I−(log(qVr/kT) 1 )(た
だし、I8は逆方向飽和電流。)
の関係があるから、出力電圧は対数変換された形になる
。Generally, there is a relationship between the diode current I and the voltage across the diode (I = I-(log(qVr/kT) 1 ) (where I8 is the reverse saturation current). The output voltage is in logarithmically transformed form.
そして、演算増幅器(4)により極性が反転されるから
出力電圧は演算増幅器(4)の入力電圧すなわち圧力セ
ンサ素子(2)の出力電圧の逆数の関係で対数圧縮され
たものになる。Since the polarity is inverted by the operational amplifier (4), the output voltage is logarithmically compressed in the relationship of the reciprocal of the input voltage of the operational amplifier (4), that is, the output voltage of the pressure sensor element (2).
したがって、この対数圧縮された演算増幅器(4)の出
力電圧を再びダイオードを用いた逆変換回路(図示せず
)によって元に戻せば(対数圧縮された信号を元の形に
伸長する。)結局、入力に反比例した出力が得られる。Therefore, if the logarithmically compressed output voltage of the operational amplifier (4) is returned to its original state by an inverse conversion circuit (not shown) using a diode (the logarithmically compressed signal is expanded to its original form), eventually , the output is inversely proportional to the input.
しかるに上述じな従来例は、回路が複雑で信頼性に欠け
、高価なものとなる欠陥を有している。However, the above-mentioned conventional example has the disadvantage that the circuit is complicated, unreliable, and expensive.
[発明が解決しようとする課題]
上述したような従来の圧力検出装置では、対数増幅器や
特殊な変換素子による変換回路は、一般に温度特性が悪
く、また特性も近似的な変換であるため信頼性に欠ける
という問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional pressure detection device as described above, the conversion circuit using a logarithmic amplifier or special conversion element generally has poor temperature characteristics, and the conversion characteristics are approximate, so reliability is low. There was a problem with the lack of.
この発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、簡単な回路構成で信頼性を向上することができ
る圧力検出装置を得ることを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a pressure detection device that can improve reliability with a simple circuit configuration.
[課題を解決するための手段]
この発明に係る圧力検出装置は、以下に述べるような手
段を備えたものである。[Means for Solving the Problems] A pressure detection device according to the present invention includes the following means.
(i)、4個の抵抗が4個の接続点を介してブリッジ形
に接続されている圧力センサ素子。(i) A pressure sensor element in which four resistors are connected in a bridge form via four connection points.
(ii ) 、この圧力センサ素子の第1の接続点に直
流電圧を印加する駆動用直流電源。(ii) A driving DC power source that applies a DC voltage to the first connection point of the pressure sensor element.
(iii ) 、上記圧力センサ素子の第2の接続点に
出力端子が接続されかつ第4の接続点に反転入力端子が
接続されている演算増幅器。(iii) An operational amplifier having an output terminal connected to the second connection point of the pressure sensor element and an inverting input terminal connected to the fourth connection point.
[作用]
この発明においては、4個の抵抗が4個の接続点を介し
てブリッジ形に接続されている圧力センサ素子によって
、上記4個の接続点のうちの1個の接続点から印加圧力
に反比例した電圧が直接出力される。[Operation] In the present invention, a pressure sensor element in which four resistors are connected in a bridge shape through four connection points applies pressure from one of the four connection points. A voltage that is inversely proportional to is directly output.
[実施例]
この発明の実施例の構成を第1図を参照しながら説明す
る。[Embodiment] The configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1図は、この発明の一実施例を示す回路図であり、駆
動用直流電源(1)は上記従来装置のものと全く同一で
ある。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and the driving DC power source (1) is completely the same as that of the conventional device described above.
第1図において、この発明の一実施例は、駆動用直流電
源(1)と、この駆動用直流電源(1)に接続された圧
力センサ素子(2^)と、この圧力センサ素子(2^)
に接続された出力端子(6^)と、反転入力端子及び出
力端子が圧力センサ素子(2^)に接続されかつ非反転
入力端子が接地された演算増幅器(7)とから構成され
ている。In FIG. 1, one embodiment of the present invention includes a driving DC power source (1), a pressure sensor element (2^) connected to the driving DC power source (1), and a pressure sensor element (2^) connected to the driving DC power source (1). )
and an operational amplifier (7) whose inverting input terminal and output terminal are connected to the pressure sensor element (2^) and whose non-inverting input terminal is grounded.
また、圧力センサ素子(2^)は、4個の抵抗(R,、
R3、R1、R4)によってブリッジ状に形成され、(
2a)及び(2b)は駆動電圧印加端子であり、(2c
)及び(2d)は電圧検出の出力端子である。In addition, the pressure sensor element (2^) has four resistors (R, ,
R3, R1, R4) is formed into a bridge shape, and (
2a) and (2b) are drive voltage application terminals, (2c
) and (2d) are output terminals for voltage detection.
つぎに、上述した実施例の動作を説明する。Next, the operation of the above embodiment will be explained.
駆動用直流電源(1)の電圧をE、とすると、演算増幅
器(7)の出力電圧E2は次式で与えられる。If the voltage of the driving DC power supply (1) is E, the output voltage E2 of the operational amplifier (7) is given by the following equation.
R2−E、・ (R,/R,)
また、駆動電圧印加端子(2aχ及び(2b>間の電圧
Eabは、
Eab=E、−R2
−E、(t +R2/ R+)
と表される。R2-E, (R, /R,) Furthermore, the voltage Eab between the drive voltage application terminal (2aχ and (2b>) is expressed as Eab=E, -R2 -E, (t +R2/R+).
ここで、抵抗R3の端子電圧Eacは、電圧Eabが抵
抗R1及びR1により分割されているので、次式のよう
になる。Here, since the voltage Eab is divided by the resistors R1 and R1, the terminal voltage Eac of the resistor R3 is expressed by the following equation.
Eac=E+ (1+R2/R1) ・Ry/ (R1
+R4)したがって、抵抗R5及びR4の接続点(2c
)と、GND (グランド)間の電圧、すなわち出力端
子(6八)の電圧■。uT2は、
V ouy2= E 1− E ae
= E 、 (1−R,/R,・(R+◆R2)/(R
,+R,))となる。Eac=E+ (1+R2/R1) ・Ry/ (R1
+R4) Therefore, the connection point of resistors R5 and R4 (2c
) and GND (ground), that is, the voltage at the output terminal (68)■. uT2 is Vouy2=E1-Eae=E, (1-R,/R,・(R+◆R2)/(R
, +R, )).
ブリッジ形の圧力センサ素子(2^)では、R+/R4
= R2/Rs= k
また、
< RI +R2) / (R3+ R4) = Kと
して、k及びKを一定にすることは可能であるから、こ
の関係を代入すれば、次式のようになる。For bridge type pressure sensor element (2^), R+/R4
= R2/Rs=k Furthermore, since it is possible to make k and K constant by <RI + R2) / (R3 + R4) = K, substituting this relationship yields the following equation.
Voutz= E+(K/に−Rt/R+ 1)さ
らに、R,+R,は一定であるので、R+ + RzR
oとすると、
Voutz=−E+ (K/k −Ro/R+−に/に
−1)ここで、
K/k −R,=K。Voutz = E+ (K/to -Rt/R+ 1) Furthermore, since R, +R, is constant, R+ + RzR
o, then Voutz=-E+ (K/k-Ro/R+-to/to-1) where K/k-R,=K.
K/に+1=に6
とおくと、
Vouyz= E+ (Ko/R1ko)となり、出
力電圧■。U、はElに反比例することになり、結局、
印加圧力の逆数の信号を得ることができる。If +1 = 6 is set for K/, Vouyz = E+ (Ko/R1ko), and the output voltage is ■. U, is inversely proportional to El, and in the end,
A signal that is the reciprocal of the applied pressure can be obtained.
この発明の一実施例は、上述したように、従来のブリッ
ジ形の圧力センサ素子(2^)を増幅器の一部に取り込
み、圧力センサ素子(2^)の出力端子から直接、印加
圧力に反比例する出力電圧を得ることができ、特別の変
換特性素子を用いずに、演算増幅器のみで非直線(反比
例)特性を得ることができるという効果を奏する。As described above, one embodiment of the present invention incorporates the conventional bridge-type pressure sensor element (2^) into a part of the amplifier, and directly outputs a signal inversely proportional to the applied pressure from the output terminal of the pressure sensor element (2^). This has the effect that it is possible to obtain an output voltage of 100%, and to obtain nonlinear (inversely proportional) characteristics only with an operational amplifier without using any special conversion characteristic element.
[発明の効果]
この発明は、以上説明したとおり、4個の抵抗が4個の
接続点を介してブリッジ形に接続されている圧力センサ
素子と、この圧力センサ素子の第1の接続点に直流電圧
を印加する駆動用直流電源と、上記圧力センサ素子の第
2の接続点に出力端子が接続されかつ第4の接続点に反
転入力端子が接続されている演算増幅器とを備えたので
、上記圧力センサ素子の第3の接続点から直接印加圧力
に反比例した電圧を直接出力することができ、かつ信頼
性を向上することができるという効果を奏する。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention provides a pressure sensor element in which four resistors are connected in a bridge shape via four connection points, and a first connection point of the pressure sensor element. Since it is equipped with a driving DC power supply that applies a DC voltage, and an operational amplifier whose output terminal is connected to the second connection point of the pressure sensor element and whose inverting input terminal is connected to the fourth connection point, This has the advantage that a voltage inversely proportional to the applied pressure can be directly output from the third connection point of the pressure sensor element, and reliability can be improved.
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図、第2図は従
来の圧力検出装置を示す回路図である。
図において、
(1) ・・・ 駆動用直流電源、
(2^) ・・・ 圧力センサ素子、
(,6^) ・・・ 出力端子、
(7) ・・・ 演算増幅器である。
なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional pressure detection device. In the figure, (1) ... driving DC power supply, (2^) ... pressure sensor element, (,6^) ... output terminal, (7) ... operational amplifier. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
れている圧力センサ素子、この圧力センサ素子の第1の
接続点に直流電圧を印加する駆動用直流電源、及び上記
圧力センサ素子の第2の接続点に出力端子が接続されか
つ第4の接続点に反転入力端子が接続されている演算増
幅器を備え、上記圧力センサ素子の第3の接続点から印
加圧力に反比例した電圧を直接出力することを特徴とす
る圧力検出装置。A pressure sensor element in which four resistors are connected in a bridge shape through four connection points, a driving DC power supply that applies a DC voltage to a first connection point of the pressure sensor element, and the pressure sensor element. an operational amplifier having an output terminal connected to a second connection point of the pressure sensor element and an inverting input terminal connected to a fourth connection point of the pressure sensor element; A pressure detection device characterized by direct output.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29492389A JP2635185B2 (en) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | Pressure detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29492389A JP2635185B2 (en) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | Pressure detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03156333A true JPH03156333A (en) | 1991-07-04 |
JP2635185B2 JP2635185B2 (en) | 1997-07-30 |
Family
ID=17814012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29492389A Expired - Lifetime JP2635185B2 (en) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | Pressure detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2635185B2 (en) |
-
1989
- 1989-11-15 JP JP29492389A patent/JP2635185B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2635185B2 (en) | 1997-07-30 |
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