JPH0419470Y2 - - Google Patents
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- JPH0419470Y2 JPH0419470Y2 JP1833084U JP1833084U JPH0419470Y2 JP H0419470 Y2 JPH0419470 Y2 JP H0419470Y2 JP 1833084 U JP1833084 U JP 1833084U JP 1833084 U JP1833084 U JP 1833084U JP H0419470 Y2 JPH0419470 Y2 JP H0419470Y2
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- Japan
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- output
- circuit
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- resistor
- temperature
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000012887 quadratic function Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
(イ) 産業上の利用分野
本考案はピエゾ抵抗素子を備えた圧力センサの
零点の温度変化を補正する温度補正回路に関す
る。 (ロ) 従来技術 従来、この種の圧力センサでは、そのゼロ点が
温度変化にともなつてドリフトする。従つて、何
らかの補正をしないと圧力を常に正確に検出でき
ない。圧力センサの零点の温度変化を補正するた
め、従来はピエゾ抵抗素子で構成されたホイート
ストンブリツジの各辺に直列あるいは並列に温度
変化に対して安定な固定抵抗を挿入して、各辺の
温度係数を合せるとともに、オフセツト電圧をも
小さくすることで対処している。ところが、圧力
センサの零点の温度依存性は温度関数的にみると
一次の項に加うるに２次、３次……と高次の要素
まで含まれているので、上記手法では一次の項は
補正できても二次以上の高次の温度変化分は補正
不可能である。特に２次の項まではゼロ点に対す
る影響が大きく、このため、従来のものでは温度
変化が広範囲に及び場合にはゼロ点の補正が充分
に補償されなくなる。 (ハ) 目的 本考案は従来のかかる問題点を解決し、圧力セ
ンサの零点の温度変化を温度関数的に二次の項ま
で補正できるようにして、零点補正が広い温度範
囲にわたつて充分補償できるようにすることを目
的とする。 (ニ) 構成 本考案は、このような目的を達成するために、
ピエゾ抵抗素子で構成されたホイーストンブリツ
ジの相対する中点間を出力比較手段の各入力端子
に接続してなる圧力センサに対して、 前記ピエゾ抵抗素子自体の温度による抵抗変化
を検出してこれを一次項温度補正信号として出力
する第１出力手段と、 ２つの入力基準信号の差電圧を増幅して二次項
温度補正信号として出力するとともに、その電圧
増幅の前向きのゲイン変化が基準温度からのずれ
に関して二次関数的に変化する第２出力手段とを
設け、 前記第１出力手段は、前記ホイーストンブリツ
ジと定電流電源とを接続してなり、その接続点を
可変抵抗を介して出力比較手段の一方の入力端子
に、また固定抵抗を介して出力比較手段の他方の
入力端子にそれぞれ接続する一方、 前記第２出力手段は、前記２つの基準固定電圧
の差を増幅する比較回路と、この比較回路の一方
の入力端子に直列に接続された入力抵抗回路と、
比較回路の出力端子と前記一方の入力端子とに対
して並列に接続されたフイードバツク回路とから
なり、 前記入力抵抗回路は、圧力センサの近傍に配置
した１つのサーミスタと抵抗とを並列に接続して
構成し、フイードバツク回路は圧力センサの近傍
に配置した１つのサーミスタと抵抗との直列接続
回路に他の抵抗を並列に接続して構成し、 前記比較回路の出力端を可変抵抗を介して出力
比較手段の一方の入力端子に、また固定抵抗を介
して出力比較手段の他方の入力端子にそれぞれ接
続している。 (ホ) 実施例 以下、本発明を図面に示す一実施例に基づいて
詳細に説明する。 第１図は圧力センサとその温度補正回路図の全
体を示す構成図である。同図において符号１は圧
力センサ、２はこの圧力センサ１の温度補正回路
である。上記圧力センサ１はピエゾ抵抗素子RP1
〜RP4で構成されたホイートストンブリツジ４の
相対する中点A1，A2間をそれぞれボルテージフ
オロワ増幅器６ａ，６ｂと抵抗R1，R2を介して
出力比較手段である差動増幅器８の非反転入力端
子＋と反転入力端子−とにそれぞれ接続してな
る。１０はピエゾ抵抗素子RP1〜RP4自体の温度
による抵抗変化を検出する第１出力手段で、ホイ
ートストンブリツジ４とこれに接続された定電流
電源１２とで構成される。そして、ホイートスト
ンブリツジ４と定電流電源１２との接続点A3は
ボルテージホロワ増幅器６ｃ、可変抵抗RV1を介
して差動増幅器８の非反転入力端子＋に、また同
時に上記ボルテージホロワ増幅器６ｃ、固定抵抗
RS1を介して差動増幅器８の反転入力端子−にそ
れぞれ共通に接続されている。１４は第２出力手
段で、この第２出力手段は前記圧力センサ１の近
傍に配置された２つのサーミスタRt，Rtと比較
回路である演算増幅器１６とを有し、１つのサー
ミスタRtと抵抗R5とを並列接続して演算増幅器
１６の反転入力端子−に対する入力抵抗回路１８
が構成される。また、１つのサーミスタRtと抵
抗R4との直列接続回路に他の抵抗R3を並列接続
して演算増幅器１６の出力端子から反転入力端子
−へのフイードバツク回路２０が構成される。そ
して、演算増幅器１６の出力端子が、可変抵抗
RV2を介して差動増幅器８の非反転入力端子＋
に、また固定抵抗RS2を介して差動増幅器８の反
転入力端子−にそれぞれ共通に接続されている。
なおRFは固定抵抗、R6は演算増幅器１６の入力
抵抗、Vs，Viは共に基準固定電圧である。 上記の第２出力手段１４の構成において、い
ま、入力抵抗回路１８の合成抵抗をRi、フイー
ドバツク回路２０の合成抵抗をRfとすると、Ri，
Rfは、それぞれ次式で与えられる。 Ri＝R5・Rt1／（R5＋Rt1） (1) Rf＝R3・（R4＋Rt2）／（R4＋Rt2＋R3） (2) 一方、比較回路１６の出力電圧VT2は、 VT2＝｛（Ri＋Rf）・Vi−Rf・Vs｝／Ri ＝Vi＋（Vi−Vs）・Rf／Ri (3) (3)式に(1)、(2)式を代入すると、 VT2＝［｛（R5＋Rt1）（R4＋Rt2）R3｝／｛R5・
Rt1・（R4＋Rt2＋R3）｝］・（Vi−Vs） ＋Vi Rt1とRt2とが同じ値に設定されている場合、
Rt1＝Rt2＝Rtとおくと、 VT2＝［｛（R5＋Rt）（R4＋Rt）R3｝／｛R5 ・Rt・（R4＋R3＋Rt）｝］（Vi−Vs）＋Vi (4) ここで、 Ｇ＝｛（R5＋Rt）（R4＋Rt）R3｝／｛R5・Rt・
（R4＋R3＋Rt）｝ (5) とおくと、このＧが比較回路１６の前向きのゲイ
ンとなる。 いま、温度補正に際して、例えば、サーミスタ
Rt1，Rt2（＝Rt）の抵抗値が表に示すような温度
特性を有している場合、第２出力手段１４の回路
定数（抵抗値R3〜R5）を適宜設定すれば、その
比較回路１６の電圧増幅の前向きのゲインＧの変
化が、基準温度からのずれに関して二次関数的に
変化する。 たとえば、Vs＞Viとし、かつ、各抵抗R3〜R5
の値を、R3＝124KΩ、R4＝19.45KΩ、R5＝
6.2KΩに設定すれば、比較回路１６のゲインＧの
変化は、基準温度（この例では20℃）を中心とし
て下に凸の二次関数曲線となる。 ここで、入力抵抗回路１８とフイードバツク回
路２０とは、比較回路１６の反転入力端子−に接
続されているから、比較回路１６の反転出力とし
ての出力電圧VT2は、第２図に示すように、上
に凸の二次関数曲線となる。つまり、基準温度＋
20℃を中心して、０℃と40℃、−20℃と60℃の
VT2がそれぞれほぼ等しい左右対称の二次曲線
となる。
零点の温度変化を補正する温度補正回路に関す
る。 (ロ) 従来技術 従来、この種の圧力センサでは、そのゼロ点が
温度変化にともなつてドリフトする。従つて、何
らかの補正をしないと圧力を常に正確に検出でき
ない。圧力センサの零点の温度変化を補正するた
め、従来はピエゾ抵抗素子で構成されたホイート
ストンブリツジの各辺に直列あるいは並列に温度
変化に対して安定な固定抵抗を挿入して、各辺の
温度係数を合せるとともに、オフセツト電圧をも
小さくすることで対処している。ところが、圧力
センサの零点の温度依存性は温度関数的にみると
一次の項に加うるに２次、３次……と高次の要素
まで含まれているので、上記手法では一次の項は
補正できても二次以上の高次の温度変化分は補正
不可能である。特に２次の項まではゼロ点に対す
る影響が大きく、このため、従来のものでは温度
変化が広範囲に及び場合にはゼロ点の補正が充分
に補償されなくなる。 (ハ) 目的 本考案は従来のかかる問題点を解決し、圧力セ
ンサの零点の温度変化を温度関数的に二次の項ま
で補正できるようにして、零点補正が広い温度範
囲にわたつて充分補償できるようにすることを目
的とする。 (ニ) 構成 本考案は、このような目的を達成するために、
ピエゾ抵抗素子で構成されたホイーストンブリツ
ジの相対する中点間を出力比較手段の各入力端子
に接続してなる圧力センサに対して、 前記ピエゾ抵抗素子自体の温度による抵抗変化
を検出してこれを一次項温度補正信号として出力
する第１出力手段と、 ２つの入力基準信号の差電圧を増幅して二次項
温度補正信号として出力するとともに、その電圧
増幅の前向きのゲイン変化が基準温度からのずれ
に関して二次関数的に変化する第２出力手段とを
設け、 前記第１出力手段は、前記ホイーストンブリツ
ジと定電流電源とを接続してなり、その接続点を
可変抵抗を介して出力比較手段の一方の入力端子
に、また固定抵抗を介して出力比較手段の他方の
入力端子にそれぞれ接続する一方、 前記第２出力手段は、前記２つの基準固定電圧
の差を増幅する比較回路と、この比較回路の一方
の入力端子に直列に接続された入力抵抗回路と、
比較回路の出力端子と前記一方の入力端子とに対
して並列に接続されたフイードバツク回路とから
なり、 前記入力抵抗回路は、圧力センサの近傍に配置
した１つのサーミスタと抵抗とを並列に接続して
構成し、フイードバツク回路は圧力センサの近傍
に配置した１つのサーミスタと抵抗との直列接続
回路に他の抵抗を並列に接続して構成し、 前記比較回路の出力端を可変抵抗を介して出力
比較手段の一方の入力端子に、また固定抵抗を介
して出力比較手段の他方の入力端子にそれぞれ接
続している。 (ホ) 実施例 以下、本発明を図面に示す一実施例に基づいて
詳細に説明する。 第１図は圧力センサとその温度補正回路図の全
体を示す構成図である。同図において符号１は圧
力センサ、２はこの圧力センサ１の温度補正回路
である。上記圧力センサ１はピエゾ抵抗素子RP1
〜RP4で構成されたホイートストンブリツジ４の
相対する中点A1，A2間をそれぞれボルテージフ
オロワ増幅器６ａ，６ｂと抵抗R1，R2を介して
出力比較手段である差動増幅器８の非反転入力端
子＋と反転入力端子−とにそれぞれ接続してな
る。１０はピエゾ抵抗素子RP1〜RP4自体の温度
による抵抗変化を検出する第１出力手段で、ホイ
ートストンブリツジ４とこれに接続された定電流
電源１２とで構成される。そして、ホイートスト
ンブリツジ４と定電流電源１２との接続点A3は
ボルテージホロワ増幅器６ｃ、可変抵抗RV1を介
して差動増幅器８の非反転入力端子＋に、また同
時に上記ボルテージホロワ増幅器６ｃ、固定抵抗
RS1を介して差動増幅器８の反転入力端子−にそ
れぞれ共通に接続されている。１４は第２出力手
段で、この第２出力手段は前記圧力センサ１の近
傍に配置された２つのサーミスタRt，Rtと比較
回路である演算増幅器１６とを有し、１つのサー
ミスタRtと抵抗R5とを並列接続して演算増幅器
１６の反転入力端子−に対する入力抵抗回路１８
が構成される。また、１つのサーミスタRtと抵
抗R4との直列接続回路に他の抵抗R3を並列接続
して演算増幅器１６の出力端子から反転入力端子
−へのフイードバツク回路２０が構成される。そ
して、演算増幅器１６の出力端子が、可変抵抗
RV2を介して差動増幅器８の非反転入力端子＋
に、また固定抵抗RS2を介して差動増幅器８の反
転入力端子−にそれぞれ共通に接続されている。
なおRFは固定抵抗、R6は演算増幅器１６の入力
抵抗、Vs，Viは共に基準固定電圧である。 上記の第２出力手段１４の構成において、い
ま、入力抵抗回路１８の合成抵抗をRi、フイー
ドバツク回路２０の合成抵抗をRfとすると、Ri，
Rfは、それぞれ次式で与えられる。 Ri＝R5・Rt1／（R5＋Rt1） (1) Rf＝R3・（R4＋Rt2）／（R4＋Rt2＋R3） (2) 一方、比較回路１６の出力電圧VT2は、 VT2＝｛（Ri＋Rf）・Vi−Rf・Vs｝／Ri ＝Vi＋（Vi−Vs）・Rf／Ri (3) (3)式に(1)、(2)式を代入すると、 VT2＝［｛（R5＋Rt1）（R4＋Rt2）R3｝／｛R5・
Rt1・（R4＋Rt2＋R3）｝］・（Vi−Vs） ＋Vi Rt1とRt2とが同じ値に設定されている場合、
Rt1＝Rt2＝Rtとおくと、 VT2＝［｛（R5＋Rt）（R4＋Rt）R3｝／｛R5 ・Rt・（R4＋R3＋Rt）｝］（Vi−Vs）＋Vi (4) ここで、 Ｇ＝｛（R5＋Rt）（R4＋Rt）R3｝／｛R5・Rt・
（R4＋R3＋Rt）｝ (5) とおくと、このＧが比較回路１６の前向きのゲイ
ンとなる。 いま、温度補正に際して、例えば、サーミスタ
Rt1，Rt2（＝Rt）の抵抗値が表に示すような温度
特性を有している場合、第２出力手段１４の回路
定数（抵抗値R3〜R5）を適宜設定すれば、その
比較回路１６の電圧増幅の前向きのゲインＧの変
化が、基準温度からのずれに関して二次関数的に
変化する。 たとえば、Vs＞Viとし、かつ、各抵抗R3〜R5
の値を、R3＝124KΩ、R4＝19.45KΩ、R5＝
6.2KΩに設定すれば、比較回路１６のゲインＧの
変化は、基準温度（この例では20℃）を中心とし
て下に凸の二次関数曲線となる。 ここで、入力抵抗回路１８とフイードバツク回
路２０とは、比較回路１６の反転入力端子−に接
続されているから、比較回路１６の反転出力とし
ての出力電圧VT2は、第２図に示すように、上
に凸の二次関数曲線となる。つまり、基準温度＋
20℃を中心して、０℃と40℃、−20℃と60℃の
VT2がそれぞれほぼ等しい左右対称の二次曲線
となる。
【表】
【表】
半導体であるピエゾ抵抗素子RP1〜RP4の抵抗
値は温度変化に対してほぼリニアに変化する。ホ
イートストンブリツジ４には定電流を流している
ので、ピエゾ抵抗素子RP1〜RP4の抵抗変化にと
もなつて、該ブリツジへの入力電圧VT1も変化
する。従つて、この入力電圧VT1はピエゾ抵抗
素子RP1〜RP4自身の抵抗変化の検知信号となる
ので、この信号が第１出力手段の一次項温度補正
信号としてボルテージホロワ増幅器６ｃ、可変抵
抗RV1を介して、同時にボルテージホロワ増幅器
６ｃ、固定抵抗RS1を介してそれぞれ差動増幅器
８の非反転、反転の各入力端子＋，−に共通して
与えられる。また、第２出力手段１４の演算増幅
器１６の出力電圧VT2は前述のごとく第２図に
示す温度特性を有しているが、この出力電圧
VT2が第２出力手段１４の二次項温度補正信号
として固定抵抗RS2を介して、同時に可変抵抗
RV2を介して、それぞれ差動増幅器８の非反転、
反転の各入力端子＋，−に共通に与えられる。従
つて、たとえば圧力センサ１の零点の温度変化が
温度上昇とともにプラスの方向に動き、しかもそ
のカーブが上に凸の傾向を示すときには、可変抵
抗RV1，RV2の値を、RV1＞RS1，RV2＞RS2と
し、差動増幅器８の出力変動を打ち消すように調
整すれば温度補正されることになる。 なお、上記実施例では、ピエゾ抵抗素子自体の
抵抗変化を検出するようにしているが、これに代
えて圧力センサの近傍に他の測温抵抗体あるいは
一次の温度係数の大きい抵抗素子を設けてもよ
い。 (ヘ) 効果 以上のように本考案によれば圧力センサの零点
の温度変化を広い温度範囲にわたつて精度良く補
正できる。しかも、温度補正の方向や補正量など
は固定されたものではなく回路定数を適宜選定す
ることにより変更可能であり、外部から容易にか
つ精密に調整できるという実用上優れた効果を奏
する。
値は温度変化に対してほぼリニアに変化する。ホ
イートストンブリツジ４には定電流を流している
ので、ピエゾ抵抗素子RP1〜RP4の抵抗変化にと
もなつて、該ブリツジへの入力電圧VT1も変化
する。従つて、この入力電圧VT1はピエゾ抵抗
素子RP1〜RP4自身の抵抗変化の検知信号となる
ので、この信号が第１出力手段の一次項温度補正
信号としてボルテージホロワ増幅器６ｃ、可変抵
抗RV1を介して、同時にボルテージホロワ増幅器
６ｃ、固定抵抗RS1を介してそれぞれ差動増幅器
８の非反転、反転の各入力端子＋，−に共通して
与えられる。また、第２出力手段１４の演算増幅
器１６の出力電圧VT2は前述のごとく第２図に
示す温度特性を有しているが、この出力電圧
VT2が第２出力手段１４の二次項温度補正信号
として固定抵抗RS2を介して、同時に可変抵抗
RV2を介して、それぞれ差動増幅器８の非反転、
反転の各入力端子＋，−に共通に与えられる。従
つて、たとえば圧力センサ１の零点の温度変化が
温度上昇とともにプラスの方向に動き、しかもそ
のカーブが上に凸の傾向を示すときには、可変抵
抗RV1，RV2の値を、RV1＞RS1，RV2＞RS2と
し、差動増幅器８の出力変動を打ち消すように調
整すれば温度補正されることになる。 なお、上記実施例では、ピエゾ抵抗素子自体の
抵抗変化を検出するようにしているが、これに代
えて圧力センサの近傍に他の測温抵抗体あるいは
一次の温度係数の大きい抵抗素子を設けてもよ
い。 (ヘ) 効果 以上のように本考案によれば圧力センサの零点
の温度変化を広い温度範囲にわたつて精度良く補
正できる。しかも、温度補正の方向や補正量など
は固定されたものではなく回路定数を適宜選定す
ることにより変更可能であり、外部から容易にか
つ精密に調整できるという実用上優れた効果を奏
する。
図面は本考案の一実施例を示すもので、第１図
は圧力センサとその温度補正回路の全体を示す構
成図、第２図は第２出力手段の出力電圧の温度特
性図である。 １……圧力センサ、２……温度補正回路、４…
…ホイートストンブリツジ、８……出力比較手
段、１０……第１出力手段、１４……第２出力手
段。
は圧力センサとその温度補正回路の全体を示す構
成図、第２図は第２出力手段の出力電圧の温度特
性図である。 １……圧力センサ、２……温度補正回路、４…
…ホイートストンブリツジ、８……出力比較手
段、１０……第１出力手段、１４……第２出力手
段。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 ピエゾ抵抗素子で構成されたホイーストンブリ
ツジの相対する中点間を出力比較手段の各入力端
子に接続してなる圧力センサに対し、 前記ピエゾ抵抗素子自体の温度による抵抗変化
を検出してこれを一次項温度補正信号として出力
する第１出力手段と、 ２つの入力基準信号の差電圧を増幅して二次項
温度補正信号として出力するとともに、その電圧
増幅の前向きのゲイン変化が基準温度からのずれ
に関して二次関数的に変化する第２出力手段とを
設け、 前記第１出力手段は、前記ホイーストンブリツ
ジと定電流電源とを接続してなり、その接続点を
可変抵抗を介して前記出力比較手段の一方の入力
端子に、また固定抵抗を介して出力比較手段の他
方の入力端子にそれぞれ接続する一方、 前記第２出力手段は、前記２つの基準固定電圧
の差を増幅する比較回路と、この比較回路の一方
の入力端子に直列に接続した入力抵抗回路と、前
記比較回路の出力端子と前記一方の入力端子とに
対して並列に接続したフイードバツク回路とから
なり、 前記入力抵抗回路は、圧力センサの近傍に配置
した１つのサーミスタと抵抗とを並列に接続して
構成し、フイードバツク回路は圧力センサの近傍
に配置した１つのサーミスタと抵抗との直列接続
回路に他の抵抗を並列に接続して構成し、 前記比較回路の出力端を可変抵抗を介して出力
比較手段の一方の入力端子に、また固定抵抗を介
して出力比較手段の他方の入力端子にそれぞれ接
続したことを特徴とする圧力センサの温度補正回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1833084U JPS60129613U (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 圧力センサの温度補正回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1833084U JPS60129613U (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 圧力センサの温度補正回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60129613U JPS60129613U (ja) | 1985-08-30 |
| JPH0419470Y2 true JPH0419470Y2 (ja) | 1992-05-01 |
Family
ID=30506865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1833084U Granted JPS60129613U (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 圧力センサの温度補正回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60129613U (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007333430A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | 温度補償回路および温度補償方法 |
-
1984
- 1984-02-09 JP JP1833084U patent/JPS60129613U/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007333430A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Ricoh Co Ltd | 温度補償回路および温度補償方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60129613U (ja) | 1985-08-30 |
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