JPH0547372Y2

JPH0547372Y2 -

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Publication number: JPH0547372Y2
Application number: JP7427788U
Authority: JP
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1993-12-14
Anticipated expiration: 2003-06-06
Also published as: JPH01180708U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、圧力、磁力等の物理量の大きさを
検出するセンサに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、圧力、磁力等の物理量によつて抵抗値が
変化するセンサ抵抗を用いてセンサを構成したも
のがある。

第２図は、例えば昭和51年２月発行の非破壊検
査第25巻第２号132〜133頁に示された従来のセン
サの構成を示す回路図であり、R_S1〜R_S4は第１〜
第４のセンサ抵抗を示し、第１センサ抵抗R_S1と
第２のセンサ抵抗R_S2とが直列接続され、第３の
センサ抵抗R_S3と第４のセンサ抵抗R_S4とが直列接
続されるとともに、第１〜第４のセンサ抵抗R_S1
〜R_S4でフルブリツジ回路を構成している。

そして、第１、第３のセンサ抵抗R_S1，R_S3の接
続点が図示を省略した定電流回路に接続され、第
２、第４のセンサ抵抗R_S2、R_S4の接続点が接地さ
れるとともに、第１、第２のセンサ抵抗R_S1、R_S2
の接続点と、第３、第４のセンサ抵抗R_S3、R_S4の
接続点との間の出力電圧V_OUTが図示を省略した
高入力インピーダンスの計測系へ供給される。

なお、第１〜第４のセンサ抵抗R_S1〜R_S4の抵抗
温度係数は等しくされ、しかも感度温度係数は抵
抗温度係数と大きさが略同じでかつ極性が逆にさ
れている。

第３図は従来の他のセンサの構成を示す回路図
であり、R_S1、R_S2は直列接続された第１、第２の
センサ抵抗、R_C1、R_C2は直列接続された基準参
照電圧を発生させるための第１、第２の分圧抵抗
を示し、各抵抗R_S1、R_S2およびR_C1、R_C2でハーフ
ブリツジ回路を構成している。

そして、第１のセンサ抵抗R_S1と第１の分圧抵
抗R_C1との接続点が図示した省略した定電圧回路
に接続され、第２のセンサ抵抗R_S2と第２の分圧
抵抗R_C2との接続点が接地されるとともに、第
１、第２のセンサ抵抗R_S1、R_S2の接続点と、第
１、第２の分圧抵抗R_C1、R_C2の接続点との間の
出力電圧V_OUTが図示を省略した高入力インピー
ダンスの計測系へ供給される。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来のセンサは以上のように構成されているの
で、すなわち第２図に示したセンサは定電流回路
から供給される定電流Icで駆動するため、出力の
温度変化す殆ど零となつて温度の変化によつて出
力電圧V_OUTが変動する温度特性を向上させるこ
とはできるが、大型化するという問題点があつ
た。

第２図の従来例において特性が向上する原理を
以下説明する。

今、例えば圧力εによつて各センサ抵抗が図示
矢印で示すような抵抗値変化ΔRを生じたとする
と、温度ｔでの出力ΔV（ｔ）は抵抗値の温度係
数α、感度の温度係数をβとすれば、次式のよう
に表せる。

ΔV（ｔ）＝ΔR（ｔ）・Ic ＝R₀（１＋αt）K₀（１＋βt）・εIc ≒R₀K₀〔１＋（α＋β）ｔ〕・εIc ただし、ΔR（ｔ）＝Ｒ（ｔ）ｋ（ｔ）ε 従つて、出力の温度依存性は（α＋β）とな
り、（α＋β）＝０の関係を満足させることで、定
電流駆動の時の出力の温度変化はほとんど零にす
ることができる。

また、第３図に示したセンサはハーフブリツジ
回路構成であるため、小形化を図ることができる
が、定電圧駆動であり、第１、第２のセンサ抵抗
R_S1、R_S2と第１、第２の分圧抵抗R_C1、R_C2との抵
抗温度係数が異なるので、温度の変化によつて第
１、第２のセンサ抵抗R_S1、R_S2の抵抗値の和と、
第１、第２の分圧抵抗R_C1、R_S2の抵抗値の和との
比が変化し、出力電圧V_OUTの温度特性が悪くな
るという問題点があつた。

この考案は、上記したような問題点を解決する
ためになされたものであり、簡単な構成で出力電
圧の温度特性を向上させることできるとともに、
小形化が図れるセンサを提供することを目的とす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

この考案のセンサは、各々の抵抗温度特性と感
度温度特性が略等しくかつ互いに逆極性であり、
物理量による抵抗値の変化が互いに逆方向であ
る、直列接続され、一端が定電流回路に接続され
た略同一の第１、第２のセンサ抵抗と、直列接続
され、前記直列接続された第１、第２のセンサ抵
抗の他端に一端が接続された略同一の第１、第２
の分圧抵抗と、前記直列接続された第１、第２の
センサ抵抗の一端と前記直列接続された第１、第
２の分圧抵抗の他端との間に接続されたボルテー
ジホロワ回路とで構成したものである。

〔作用〕

この考案のボルテージホロワ回路は第１、第２
のセンサ抵抗の両端に印加される電圧が温度によ
つて変化しても、その電圧に同期した電圧を第
１、第２の分圧抵抗の両端に印加する。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を図に基づいて説明
する。

第１図において、R_S1、R_S2は直列接続された第
１、第２のセンサ抵抗、R_C1、R_C2は直列接続さ
れた基準参照電圧を発生させるための第１、第２
の分圧抵抗を示し、第２のセンサ抵抗R_S2の第１
のセンサ抵抗R_S1に接続されていない一端と、第
２の分圧抵抗R_C2の第１の分圧抵抗R_C1に接続さ
れていない一端とが接続され、接地されている。

VFはオペアンプOPを用いて構成したボルテー
ジホロワ回路を示し、第１のセンサ抵抗R_S1の第
２のセンサ抵抗R_S2に接続されていない一端に入
力端が接続され、第１の分圧抵抗R_S1の第２の分
圧抵抗R_C2に接続されていない一端に出力端が接
続されるとともに、各抵抗R_S1、R_S2、R_C1、R_C2で
ハーフブリツジ回路を構成している。

そして、第１のセンサ抵抗R_S1とボルテージホ
ロワ回路VFとの接続点が図示を省略した定電流
回路に接続されるとともに、第１、第２のセンサ
抵抗R_S1、R_S2の接続点と、第１、第２の分圧抵抗
R_S3、R_S4の接続点との間の出力電力V_OUTが図示を
省略した高入力インピーダンスの計測系へ供給さ
れる。

次に、前述した構成に基づいて動作を説明す
る。

ボルテージホロワ回路VFは入力インピーダン
スが数百KΩ以上と非常に大きいため、第１、第
２のセンサ抵抗R_S1、R_S2には定電流回路からの定
電流Icと同じ電流が流れる。

そして、温度が変化すると、第１、第２のセン
サ抵抗R_S1、R_S2へは定電流Icが流れているので、
第１、第２のセンサ抵抗R_S1、R_S2の両端の電圧が
変化するが、この第１、第２のセンサ抵抗R_S1、
R_S2の両端の電圧に同期した電圧がボルテージホ
ロワ回路VFを介して第１、第２の分圧抵抗R_C1、
R_C2の両端に印加される。

したがつて、出力電圧V_OUTを形成する第１、
第２のセンサ抵抗R_S1、R_S2の接続点と、第１、第
２の分圧抵抗R_C1、R_C2の接続点との電圧は互い
に同期して変動するので、温度変化による出力電
圧V_OUTの変動を低減させることができる。

例えば温度が50℃に上昇してセンサ感度が30％
低下する場合に、定電流を使用しているとセンサ
抵抗の値の30％の上昇に応じて印加電圧が30％上
昇したことになり、これによつて温度による感度
低下分が電圧印加上昇分によりキヤンセルされる
ようになる。従つて、今、センサ抵抗R_S1、R_S2の
接続点の電圧をV_ps、分圧抵抗R_C1、R_C2の接続点
の電圧をV_pcとし、かつ常温時の測定量に応じた
センサ抵抗R_S2の増加分をΔR_S2とすると、V_psは
以下のように表される。

V_ps＝〔R_S2＋ΔR_S2（１−0.3）〕・（１＋0.3） Ic≒R_S2（１＋0.3）Ic＋ΔR_S2Ic 一方、V_pCは以下のように表される。

V_pc＝〔R_C2／（R_c1＋R_c2）〕・（R_s1＋R_s2）・（１＋0.3）Ic 今、R_S1≒R_s2、R_C1≒R_c2とすると、 V_pc≒（１／２）・2R_s2（１＋0.3）Ic となり、 V_OUT＝V_ps＋V_pc ≒R_S2（１＋0.3）Ic＋ΔR_s2Ic−（１／２）・2R_s2（１＋0.3）Ic＝ΔR_s2Ic となる。この式から明らかなように、温度による
センサ感度の変化分が温度による抵抗変化によつ
てキヤンセルされるようになる。

なお、上記実施例では、ボルテージホロワ回路
VFをオペアンプOPで構成した例が示したが、同
様に機能する他の回路構成であつてもよい。

そして、圧力、磁力等の他、例えば微小変位の
磁気、光強度等の変化を広い温度範囲で高精度に
検出する極微小センサに応用できることは言うま
でもない。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案によれば、第１、第２
のセンサ抵抗の両端に印加される電圧が温度によ
つて変化しても、その電圧に同期した電圧を第
１、第２の分圧抵抗の両端にボルテージホロワ回
路を介して印加することができるので、温度特性
を向上させることができるという効果がある。

そして、第１、第２のセンサ抵抗と、第１、第
２の分圧抵抗と、ボルテージホロワ回路とを用い
てハーフブリツジ構成することができるので、簡
単な構成で小形化を図ることができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例によるセンサの構
成を示す回路図、第２図はこの考案の他の実施例
によるセンサの構成を示す回路図、第３図は従来
のセンサの構成を示す回路図である。 R_S1……第１のセンサ抵抗、R_S2……第２のセン
サ抵抗、R_C1……第１の分圧抵抗、R_C2……第２
の分圧抵抗、VF……ボルテージホロワ回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】各々の抵抗温度特性と感度温度特性が略等しく
かつ互いに逆極性であり、物理量による抵抗値の
変化が互いに逆方向である、直列接続され、一端
が定電流回路に接続された略同一の第１、第２の
センサ抵抗と、直列接続され、前記直列接続された第１、第２
のセンサ抵抗の他端に一端が接続された略同一の
第１、第２の分圧抵抗と、前記直列接続された第１、第２のセンサ抵抗の
一端と前記直列接続された第１、第２の分圧抵抗
の他端との間に接続されたボルテージホロワ回路
とで構成したことを特徴とするセンサ。