JPH06167405A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
- Publication number
- JPH06167405A JPH06167405A JP34153692A JP34153692A JPH06167405A JP H06167405 A JPH06167405 A JP H06167405A JP 34153692 A JP34153692 A JP 34153692A JP 34153692 A JP34153692 A JP 34153692A JP H06167405 A JPH06167405 A JP H06167405A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- sensitive chip
- circuit
- bridge
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力センサの感圧チップの異常を予知できる
ようにすること。 【構成】 感圧チップに圧力を導入しない状態でスイッ
チ２２を介してマイクロコンピュータに信号を入力す
る。このときには差動増幅回路１３の出力の偏差を閾値
と比較し、閾値を越えている場合には異常状態を判別す
る。そしてＬＣＤドライバ１７を介して液晶表示器２５
に異常状態を報知している。
ようにすること。 【構成】 感圧チップに圧力を導入しない状態でスイッ
チ２２を介してマイクロコンピュータに信号を入力す
る。このときには差動増幅回路１３の出力の偏差を閾値
と比較し、閾値を越えている場合には異常状態を判別す
る。そしてＬＣＤドライバ１７を介して液晶表示器２５
に異常状態を報知している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は感圧チップ部の故障を予
知することができる圧力センサに関するものである。
知することができる圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来圧力センサは図６（ａ）に示すよう
に台座１上に中央部が薄いダイヤフラム２ａとなった感
圧チップ２を取付けており、台座１の開口と連通する圧
力導入パイプ３によってダイヤフラム２ａの部分を測定
領域に開放している。そして台座１の周囲を図示しない
キャップ等で覆うように構成される。こうして感圧チッ
プ２のダイヤフラム２ａの一面を真空又は大気圧とし、
裏面側に圧力を作用させその湾曲に応じた電圧を出力す
るようにしている。感圧チップ２は図６（ｂ）に示すよ
うに、ダイヤフラム２ａの中央部と周辺に２個づつの拡
散抵抗Ｒ１〜Ｒ４が形成される。そして図７に示すよう
にこれらの抵抗Ｒ１〜Ｒ４がブリッジ接続されており、
ダイヤフラム２ａの湾曲によって抵抗値が変化する。従
ってこのブリッジ接続された感圧チップの抵抗に一定の
電流を流すことによって、端子間に圧力に比例した電圧
を発生させる。
に台座１上に中央部が薄いダイヤフラム２ａとなった感
圧チップ２を取付けており、台座１の開口と連通する圧
力導入パイプ３によってダイヤフラム２ａの部分を測定
領域に開放している。そして台座１の周囲を図示しない
キャップ等で覆うように構成される。こうして感圧チッ
プ２のダイヤフラム２ａの一面を真空又は大気圧とし、
裏面側に圧力を作用させその湾曲に応じた電圧を出力す
るようにしている。感圧チップ２は図６（ｂ）に示すよ
うに、ダイヤフラム２ａの中央部と周辺に２個づつの拡
散抵抗Ｒ１〜Ｒ４が形成される。そして図７に示すよう
にこれらの抵抗Ｒ１〜Ｒ４がブリッジ接続されており、
ダイヤフラム２ａの湾曲によって抵抗値が変化する。従
ってこのブリッジ接続された感圧チップの抵抗に一定の
電流を流すことによって、端子間に圧力に比例した電圧
を発生させる。
【０００３】ブリッジ回路４に定電流Ｉが印加された場
合、抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる電流Ｉ１及び抵抗Ｒ４，Ｒ
３に流れる電流Ｉ２は次式（１），（２）で示される。
合、抵抗Ｒ１，Ｒ２に流れる電流Ｉ１及び抵抗Ｒ４，Ｒ
３に流れる電流Ｉ２は次式（１），（２）で示される。
【数１】 又抵抗Ｒ１，Ｒ２の共通接続端の電圧をＶ１，抵抗Ｒ
４，Ｒ３の共通接続端の電圧をＶ２とすると、電圧Ｖ
１，Ｖ２は次式（３），（４）で示される。
４，Ｒ３の共通接続端の電圧をＶ２とすると、電圧Ｖ
１，Ｖ２は次式（３），（４）で示される。
【数２】 そしてブリッジ回路４を構成する各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３，Ｒ４の抵抗値が等しく、Ｒとする。この圧力導入パ
イプ３に圧力が印加されると、抵抗Ｒ１，Ｒ３の抵抗値
が増加し抵抗Ｒ２，Ｒ４の抵抗値が減少する。抵抗Ｒ
１，Ｒ３の抵抗値の増加分を夫々＋ΔＲ、抵抗Ｒ２，Ｒ
４の抵抗値の減少分を夫々−ΔＲとすると、電圧Ｖ１，
Ｖ２は夫々次式（５），（６）で示される。
３，Ｒ４の抵抗値が等しく、Ｒとする。この圧力導入パ
イプ３に圧力が印加されると、抵抗Ｒ１，Ｒ３の抵抗値
が増加し抵抗Ｒ２，Ｒ４の抵抗値が減少する。抵抗Ｒ
１，Ｒ３の抵抗値の増加分を夫々＋ΔＲ、抵抗Ｒ２，Ｒ
４の抵抗値の減少分を夫々−ΔＲとすると、電圧Ｖ１，
Ｖ２は夫々次式（５），（６）で示される。
【数３】
【０００４】従ってブリッジ回路４の両端の電圧差ΔＶ
は、圧力Ｐを印加したときの電位差をΔＶP とすると、
次式で示される。 ΔＶP ＝Ｖ２−Ｖ１＝ΔＲ・Ｉ ・・・（７） 又圧力が印加されない場合はΔＲは０であるため、その
ときの電位差ΔＶ0 は次式で示される。 ΔＶ0 ＝０ ・・・（８）
は、圧力Ｐを印加したときの電位差をΔＶP とすると、
次式で示される。 ΔＶP ＝Ｖ２−Ｖ１＝ΔＲ・Ｉ ・・・（７） 又圧力が印加されない場合はΔＲは０であるため、その
ときの電位差ΔＶ0 は次式で示される。 ΔＶ0 ＝０ ・・・（８）
【０００５】但し圧力が印加されていないときの抵抗値
は必ずしも全てが同一値Ｒではないので、実際には数ｍ
Ｖ程度の不平衡電圧ΔＶ0 が発生している。
は必ずしも全てが同一値Ｒではないので、実際には数ｍ
Ｖ程度の不平衡電圧ΔＶ0 が発生している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の圧力
センサにおいて、圧力センサが使用される雰囲気が悪く
圧力センサチップが腐食するような環境下に放置される
と、拡散抵抗層の酸化膜上にナトリウム等が付着し、ナ
トリウムの＋電荷によって拡散抵抗層の表面状態が変化
する。従って４個の拡散抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値のバラ
ンスが崩れ、ブリッジ回路の不平衡電圧Ｖ0 が大きくな
る。又圧力媒体にオイル等が含まれている場合には、感
圧チップにオイルが付着することもある。この場合にも
抵抗値のバランスが変化し不平衡電圧Ｖ0 が大きくな
る。又圧力変化の繰り返し回数が極端に大きくなればダ
イヤフラムが疲労し破壊に至るため、その途中の過程で
は不平衡電圧Ｖ0 が大きくなる。このように感圧チップ
に異常が生じる前には必ずブリッジ回路の不平衡電圧Ｖ
0 が大きくなることとなる。
センサにおいて、圧力センサが使用される雰囲気が悪く
圧力センサチップが腐食するような環境下に放置される
と、拡散抵抗層の酸化膜上にナトリウム等が付着し、ナ
トリウムの＋電荷によって拡散抵抗層の表面状態が変化
する。従って４個の拡散抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値のバラ
ンスが崩れ、ブリッジ回路の不平衡電圧Ｖ0 が大きくな
る。又圧力媒体にオイル等が含まれている場合には、感
圧チップにオイルが付着することもある。この場合にも
抵抗値のバランスが変化し不平衡電圧Ｖ0 が大きくな
る。又圧力変化の繰り返し回数が極端に大きくなればダ
イヤフラムが疲労し破壊に至るため、その途中の過程で
は不平衡電圧Ｖ0 が大きくなる。このように感圧チップ
に異常が生じる前には必ずブリッジ回路の不平衡電圧Ｖ
0 が大きくなることとなる。
【０００７】しかるにこのような従来の圧力センサにお
いては、圧力センサの故障を検知するようにした圧力セ
ンサは提案されているが、故障の予知を行うことができ
ないという欠点があった。
いては、圧力センサの故障を検知するようにした圧力セ
ンサは提案されているが、故障の予知を行うことができ
ないという欠点があった。
【０００８】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、圧力センサの故障の予知を行
い、故障が予測される場合には予知情報を表示できるよ
うにすることを目的とする。
なされたものであって、圧力センサの故障の予知を行
い、故障が予測される場合には予知情報を表示できるよ
うにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、ダイヤフラム部に圧力が導入されるように構成され
抵抗値が等しいブリッジ回路が形成された感圧チップ
と、感圧チップのブリッジ抵抗部に定電流を供給する定
電流回路と、感圧チップのブリッジ抵抗部の両端の電圧
の差を増幅する差動増幅回路と、感圧チップのダイヤフ
ラム部に圧力が印加されないときに入力されるモニタ入
力手段と、モニタ入力手段への入力があったときに差動
増幅回路の出力の基準値からの偏差が所定値以下を越え
るかどうかを判別する比較手段と、比較手段より比較信
号が得られたときに外部に異常状態を報知する出力手段
と、を具備することを特徴とするものである。
は、ダイヤフラム部に圧力が導入されるように構成され
抵抗値が等しいブリッジ回路が形成された感圧チップ
と、感圧チップのブリッジ抵抗部に定電流を供給する定
電流回路と、感圧チップのブリッジ抵抗部の両端の電圧
の差を増幅する差動増幅回路と、感圧チップのダイヤフ
ラム部に圧力が印加されないときに入力されるモニタ入
力手段と、モニタ入力手段への入力があったときに差動
増幅回路の出力の基準値からの偏差が所定値以下を越え
るかどうかを判別する比較手段と、比較手段より比較信
号が得られたときに外部に異常状態を報知する出力手段
と、を具備することを特徴とするものである。
【００１０】本願の請求項２の発明は、ダイヤフラム部
に圧力が導入されるように構成され抵抗値が等しいブリ
ッジ回路が形成された感圧チップと、感圧チップのブリ
ッジ抵抗部に定電流を供給する定電流回路と、感圧チッ
プのブリッジ抵抗部の両端の電圧の差を増幅する差動増
幅回路と、感圧チップのブリッジ抵抗部の両端の電圧値
を加算する加算回路と、加算回路の出力の基準値からの
偏差が所定値を越えるかどうかを判別する比較手段と、
比較手段より出力が得られたときに外部に異常状態を報
知する出力手段と、を具備することを特徴とするもので
ある。
に圧力が導入されるように構成され抵抗値が等しいブリ
ッジ回路が形成された感圧チップと、感圧チップのブリ
ッジ抵抗部に定電流を供給する定電流回路と、感圧チッ
プのブリッジ抵抗部の両端の電圧の差を増幅する差動増
幅回路と、感圧チップのブリッジ抵抗部の両端の電圧値
を加算する加算回路と、加算回路の出力の基準値からの
偏差が所定値を越えるかどうかを判別する比較手段と、
比較手段より出力が得られたときに外部に異常状態を報
知する出力手段と、を具備することを特徴とするもので
ある。
【００１１】
【作用】このような特徴を有する本願の請求項１の発明
によれば、感圧チップのダイヤフラム部に圧力が印加さ
れないときにモニタ入力部に入力が与えられれば、差動
増幅回路の出力の変化を判別し、この値が所定の閾値以
下かどうかを比較手段によって比較している。そして閾
値以下であれば感圧チップには異常がないものと判別さ
れるが、所定値を越えている場合には比較手段より比較
信号が出力され、これに基づいて外部に異常状態を報知
している。こうすればブリッジ抵抗の両端の電圧差が所
定の範囲を越えているため、故障予知を行うことができ
る。
によれば、感圧チップのダイヤフラム部に圧力が印加さ
れないときにモニタ入力部に入力が与えられれば、差動
増幅回路の出力の変化を判別し、この値が所定の閾値以
下かどうかを比較手段によって比較している。そして閾
値以下であれば感圧チップには異常がないものと判別さ
れるが、所定値を越えている場合には比較手段より比較
信号が出力され、これに基づいて外部に異常状態を報知
している。こうすればブリッジ抵抗の両端の電圧差が所
定の範囲を越えているため、故障予知を行うことができ
る。
【００１２】本願の請求項２の発明によれば、感圧チッ
プのブリッジ抵抗部の両端の電圧値を加算回路によって
加算する。その加算出力の基準値からの偏差が所定値を
越えるかどうかを比較手段によって判別し、所定値を越
える場合は外部に異常状態を報知している。この場合に
は感圧チップが正常であれば圧力の如何にかかわらず加
算値は一定となるため、加算出力の変化に基づいて感圧
チップの異常を判別できることとなる。
プのブリッジ抵抗部の両端の電圧値を加算回路によって
加算する。その加算出力の基準値からの偏差が所定値を
越えるかどうかを比較手段によって判別し、所定値を越
える場合は外部に異常状態を報知している。この場合に
は感圧チップが正常であれば圧力の如何にかかわらず加
算値は一定となるため、加算出力の変化に基づいて感圧
チップの異常を判別できることとなる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例による圧力センサの
ブリッジ回路の周辺の回路図、図２はその出力を処理す
る処理回路を示すブロック図である。これらの図におい
て、圧力センサは前述した従来例と同様にダイヤフラム
２ａにブリッジ抵抗が形成された感圧チップ２を有して
いる。図１，図２においては電源入力端子より定電圧回
路１０を介して定電流回路１１の抵抗分圧回路が接続さ
れ、その中点の電圧が演算増幅器１２の正入力端に接続
される。演算増幅器１２の出力端はブリッジ回路４の一
端に接続され、ブリッジ回路４の他端が電流検出用抵抗
１１ａの一端を介して接地されている。そしてこの電流
検出用抵抗１１ａの端子電圧が演算増幅器１２の負入力
端にフィードバックされ、演算増幅器１２と電流検出用
抵抗１１ａとによってブリッジ回路に定電流Ｉを供給す
る定電流回路１１が構成される。
ブリッジ回路の周辺の回路図、図２はその出力を処理す
る処理回路を示すブロック図である。これらの図におい
て、圧力センサは前述した従来例と同様にダイヤフラム
２ａにブリッジ抵抗が形成された感圧チップ２を有して
いる。図１，図２においては電源入力端子より定電圧回
路１０を介して定電流回路１１の抵抗分圧回路が接続さ
れ、その中点の電圧が演算増幅器１２の正入力端に接続
される。演算増幅器１２の出力端はブリッジ回路４の一
端に接続され、ブリッジ回路４の他端が電流検出用抵抗
１１ａの一端を介して接地されている。そしてこの電流
検出用抵抗１１ａの端子電圧が演算増幅器１２の負入力
端にフィードバックされ、演算増幅器１２と電流検出用
抵抗１１ａとによってブリッジ回路に定電流Ｉを供給す
る定電流回路１１が構成される。
【００１４】さて感圧チップのブリッジ回路４の抵抗Ｒ
１，Ｒ２の中点及びＲ３，Ｒ４の中点は、夫々差動増幅
回路１３を構成する演算増幅器１３ａの２つの入力端に
接続される。差動増幅回路１３はこの両端の電圧変化を
増幅するものであって、その差動出力は図２に示すマイ
クロコンピュータ１４の入力端に接続される。マイクロ
コンピュータ１４は図示のようにＡ／Ｄコンバータ１５
を内蔵している。マイクロコンピュータ１４には、Ａ／
Ｄコンバータ１５によって変換された電圧信号を圧力に
変換する圧力変換手段１６、その変換値を表示するため
のＬＣＤドライバ１７が設けられる。又後述するように
初期設定時のＡ／Ｄコンバータ１５の変換値を保持する
不揮発性メモリ１８、この不揮発性メモリ１８の値とＡ
／Ｄコンバータ１５の出力値との偏差を所定の閾値と比
較するための比較手段１９、及びＩ／Ｏポート２０，２
１が設けられる。Ｉ／Ｏポート２０にはモニタ用のスイ
ッチ２２が接続されている。スイッチ２２は圧力センサ
の故障位置を判別するモニタ信号を入力するための入力
手段であり、モニタ入力信号をマイクロコンピュータ１
４に与える。又Ｉ／Ｏポート２１の出力側には発光ダイ
オード２３及び出力トランジスタ２４を介して外部に故
障予知信号が出力される。又ＬＣＤドライバ１７は圧力
測定値を表示すると共に、チップの故障が予知されると
きにはその状態を表示する液晶表示器２５を駆動するも
のである。発光ダイオード２３，出力トランジスタ２４
及び液晶表示器２５は、外部に故障予知信号を報知する
出力手段を構成している。
１，Ｒ２の中点及びＲ３，Ｒ４の中点は、夫々差動増幅
回路１３を構成する演算増幅器１３ａの２つの入力端に
接続される。差動増幅回路１３はこの両端の電圧変化を
増幅するものであって、その差動出力は図２に示すマイ
クロコンピュータ１４の入力端に接続される。マイクロ
コンピュータ１４は図示のようにＡ／Ｄコンバータ１５
を内蔵している。マイクロコンピュータ１４には、Ａ／
Ｄコンバータ１５によって変換された電圧信号を圧力に
変換する圧力変換手段１６、その変換値を表示するため
のＬＣＤドライバ１７が設けられる。又後述するように
初期設定時のＡ／Ｄコンバータ１５の変換値を保持する
不揮発性メモリ１８、この不揮発性メモリ１８の値とＡ
／Ｄコンバータ１５の出力値との偏差を所定の閾値と比
較するための比較手段１９、及びＩ／Ｏポート２０，２
１が設けられる。Ｉ／Ｏポート２０にはモニタ用のスイ
ッチ２２が接続されている。スイッチ２２は圧力センサ
の故障位置を判別するモニタ信号を入力するための入力
手段であり、モニタ入力信号をマイクロコンピュータ１
４に与える。又Ｉ／Ｏポート２１の出力側には発光ダイ
オード２３及び出力トランジスタ２４を介して外部に故
障予知信号が出力される。又ＬＣＤドライバ１７は圧力
測定値を表示すると共に、チップの故障が予知されると
きにはその状態を表示する液晶表示器２５を駆動するも
のである。発光ダイオード２３，出力トランジスタ２４
及び液晶表示器２５は、外部に故障予知信号を報知する
出力手段を構成している。
【００１５】次に本実施例の動作について説明する。図
３は本実施例の動作を示すフローチャートである。まず
電源が投入されるとステップ３１において初期化処理が
行われる。初期化処理では、圧力を圧力導入パイプ３に
導入しない状態で差動増幅回路１３の出力をＡ／Ｄ変換
したＡ／Ｄコンバータ１５の変換値を不揮発性メモリ１
８内に保持しておくものとする。これは差動増幅回路１
３での電圧シフト分等が加わるため、Ａ／Ｄ変換値は０
とはならないからであり、又圧力センサのチップの製造
時のばらつきを吸収して基準値を保持するためである。
さて初期化処理を終了すると、ステップ３２に進んでス
イッチ２２がオン状態かどうかをチェックする。このス
イッチ２２がオフ状態であれば通常の処理が行われ、感
圧チップ２の抵抗値によって定まる圧力が差動増幅回路
１３を介して得られる。従ってこのデータをマイクロコ
ンピュータ１４内のＡ／Ｄコンバータ１５によってＡ／
Ｄ変換する。そして圧力変換手段１６によって圧力デー
タに変換してＬＣＤドライバ１７を介して圧力値を表示
する（ルーチン３３，３４）。そしてステップ３２に戻
って同様の処理を繰り返す。感圧チップの異常状態を判
定する際には、感圧チップ２の圧力導入パイプ３に圧力
を印加せずスイッチ２２をオン状態とする。
３は本実施例の動作を示すフローチャートである。まず
電源が投入されるとステップ３１において初期化処理が
行われる。初期化処理では、圧力を圧力導入パイプ３に
導入しない状態で差動増幅回路１３の出力をＡ／Ｄ変換
したＡ／Ｄコンバータ１５の変換値を不揮発性メモリ１
８内に保持しておくものとする。これは差動増幅回路１
３での電圧シフト分等が加わるため、Ａ／Ｄ変換値は０
とはならないからであり、又圧力センサのチップの製造
時のばらつきを吸収して基準値を保持するためである。
さて初期化処理を終了すると、ステップ３２に進んでス
イッチ２２がオン状態かどうかをチェックする。このス
イッチ２２がオフ状態であれば通常の処理が行われ、感
圧チップ２の抵抗値によって定まる圧力が差動増幅回路
１３を介して得られる。従ってこのデータをマイクロコ
ンピュータ１４内のＡ／Ｄコンバータ１５によってＡ／
Ｄ変換する。そして圧力変換手段１６によって圧力デー
タに変換してＬＣＤドライバ１７を介して圧力値を表示
する（ルーチン３３，３４）。そしてステップ３２に戻
って同様の処理を繰り返す。感圧チップの異常状態を判
定する際には、感圧チップ２の圧力導入パイプ３に圧力
を印加せずスイッチ２２をオン状態とする。
【００１６】マイクロコンピュータ１４はスイッチ２２
がオン状態であれば、ステップ３２からルーチン３５に
進んでそのときの差動増幅回路１３からの差動増幅値を
取込み、Ａ／Ｄコンバータ１５によってＡ／Ｄ変換す
る。そして不揮発性メモリ１８に保持されている基準値
との比較を行う。即ちステップ３６において、Ａ／Ｄコ
ンバータ１５のサンプリングデータと不揮発性メモリ１
８内のメモリデータとの差の絶対値と所定の閾値と比較
する。この偏差が閾値よりも小さければ、感圧チップは
正常状態であると判断されるため、ルーチン３７に進ん
でＬＣＤドライバ１７を介して液晶表示器２５に良好状
態「ＧＯＯＤ」の表示を行う。又サンプリングデータと
メモリデータとの差の絶対値が基準値よりも大きけれ
ば、前述したように不平衡電圧Ｖ0 が大きくなっている
ため故障の可能性が高くなっている。従ってルーチン３
８に進んで故障予知状態を表示する。例えば液晶表示器
２５に「ＤＯＷＮ」の表示を行って故障予知とする。又
発光ダイオード２３を点灯させ外部に故障予知信号を出
力する。
がオン状態であれば、ステップ３２からルーチン３５に
進んでそのときの差動増幅回路１３からの差動増幅値を
取込み、Ａ／Ｄコンバータ１５によってＡ／Ｄ変換す
る。そして不揮発性メモリ１８に保持されている基準値
との比較を行う。即ちステップ３６において、Ａ／Ｄコ
ンバータ１５のサンプリングデータと不揮発性メモリ１
８内のメモリデータとの差の絶対値と所定の閾値と比較
する。この偏差が閾値よりも小さければ、感圧チップは
正常状態であると判断されるため、ルーチン３７に進ん
でＬＣＤドライバ１７を介して液晶表示器２５に良好状
態「ＧＯＯＤ」の表示を行う。又サンプリングデータと
メモリデータとの差の絶対値が基準値よりも大きけれ
ば、前述したように不平衡電圧Ｖ0 が大きくなっている
ため故障の可能性が高くなっている。従ってルーチン３
８に進んで故障予知状態を表示する。例えば液晶表示器
２５に「ＤＯＷＮ」の表示を行って故障予知とする。又
発光ダイオード２３を点灯させ外部に故障予知信号を出
力する。
【００１７】こうすればスイッチ２２を押下したときに
圧力センサの感圧チップが劣化しているかどうかを確認
することができる。又外部から動作確認信号を受付ける
モニタ用の入力手段を設け、この信号に基づいてルーチ
ン３５，ステップ３６の動作を行い、その結果を伝送す
るように構成することも可能である。こうすれば感圧チ
ップが何らかの障害によって故障を起こす前の状態とな
っていることを、あらかじめ予知できるという効果が得
られる。
圧力センサの感圧チップが劣化しているかどうかを確認
することができる。又外部から動作確認信号を受付ける
モニタ用の入力手段を設け、この信号に基づいてルーチ
ン３５，ステップ３６の動作を行い、その結果を伝送す
るように構成することも可能である。こうすれば感圧チ
ップが何らかの障害によって故障を起こす前の状態とな
っていることを、あらかじめ予知できるという効果が得
られる。
【００１８】次に本発明の第２実施例について説明す
る。本実施例では感圧チップへの圧力を０としなくて
も、常に感圧センサの異常状態を判別できるようにした
ものである。図４は第２実施例による圧力センサのブリ
ッジ回路の周辺の構成を示す回路図、図５はその出力を
処理する処理回路を示すブロック図である。図４におい
て前述した第１実施例と同様に、抵抗Ｒ１〜Ｒ４から成
るブリッジ回路４には定電流回路１１から定電流Ｉが供
給されるよう構成される。そしてこのブリッジ回路４の
抵抗Ｒ１，Ｒ２の共通接続端、及び抵抗Ｒ３，Ｒ４の共
通接続端は、第１実施例と同様に差動増幅回路１３の演
算増幅器１３ａに接続され、その電位差が増幅される。
又ブリッジ回路４の両端は図４に示すように夫々入力抵
抗Ｒ５，Ｒ６を介して共通接続される。そしてこの共通
接続端は加算回路４１の演算増幅器４１ａの非反転入力
端子に接続され、又抵抗Ｒ７を介して接地されている。
演算増幅器４１ａの反転入力端子は、抵抗Ｒ８を介して
電圧源Ｅに接続される。演算増幅器４１ａの出力端と反
転入力端との間には、帰還用の抵抗Ｒ９が接続されてい
る。
る。本実施例では感圧チップへの圧力を０としなくて
も、常に感圧センサの異常状態を判別できるようにした
ものである。図４は第２実施例による圧力センサのブリ
ッジ回路の周辺の構成を示す回路図、図５はその出力を
処理する処理回路を示すブロック図である。図４におい
て前述した第１実施例と同様に、抵抗Ｒ１〜Ｒ４から成
るブリッジ回路４には定電流回路１１から定電流Ｉが供
給されるよう構成される。そしてこのブリッジ回路４の
抵抗Ｒ１，Ｒ２の共通接続端、及び抵抗Ｒ３，Ｒ４の共
通接続端は、第１実施例と同様に差動増幅回路１３の演
算増幅器１３ａに接続され、その電位差が増幅される。
又ブリッジ回路４の両端は図４に示すように夫々入力抵
抗Ｒ５，Ｒ６を介して共通接続される。そしてこの共通
接続端は加算回路４１の演算増幅器４１ａの非反転入力
端子に接続され、又抵抗Ｒ７を介して接地されている。
演算増幅器４１ａの反転入力端子は、抵抗Ｒ８を介して
電圧源Ｅに接続される。演算増幅器４１ａの出力端と反
転入力端との間には、帰還用の抵抗Ｒ９が接続されてい
る。
【００１９】さて抵抗Ｒ１とＲ２及びＲ３とＲ４の共通
接続端の電圧を夫々Ｖ１，Ｖ２、演算増幅器４１ａの非
反転入力端子の接地端との電圧をＶB 、その出力端の電
圧をＶ0 とする。ここで第１実施例と同様にブリッジ回
路４を構成する各抵抗、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗
値が等しく、Ｒとすると、前述したように式（１）〜
（７）が成り立っている。又式（５）及び（６）から次
式が成り立つ。 Ｖ１＋Ｖ２＝Ｒ・Ｉ ・・・（９）
接続端の電圧を夫々Ｖ１，Ｖ２、演算増幅器４１ａの非
反転入力端子の接地端との電圧をＶB 、その出力端の電
圧をＶ0 とする。ここで第１実施例と同様にブリッジ回
路４を構成する各抵抗、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗
値が等しく、Ｒとすると、前述したように式（１）〜
（７）が成り立っている。又式（５）及び（６）から次
式が成り立つ。 Ｖ１＋Ｖ２＝Ｒ・Ｉ ・・・（９）
【００２０】次にＶ0 を算出する。抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ
９を流れる電流を夫々ｉ5 ，ｉ6 ，ｉ9 とすると、
Ｖ0 ，ＶB とＶ２の間には次の各式が成り立っている。 Ｖ0 ＝Ｒ９ｉ9 ＋ＶB ・・・（１０） ＶB ＝Ｒ８ｉ9 ＋Ｅ ・・・（１１） Ｖ２−ＶB ＝Ｒ５ｉ5 ・・・（１２） Ｖ２−ＶB ＝Ｒ６ｉ6 ・・・（１３） ＶB ＝（ｉ5 ＋ｉ6 ）Ｒ７・・・（１４） これらの式（１０）〜（１４）より次式（１５）が得ら
れる。
９を流れる電流を夫々ｉ5 ，ｉ6 ，ｉ9 とすると、
Ｖ0 ，ＶB とＶ２の間には次の各式が成り立っている。 Ｖ0 ＝Ｒ９ｉ9 ＋ＶB ・・・（１０） ＶB ＝Ｒ８ｉ9 ＋Ｅ ・・・（１１） Ｖ２−ＶB ＝Ｒ５ｉ5 ・・・（１２） Ｖ２−ＶB ＝Ｒ６ｉ6 ・・・（１３） ＶB ＝（ｉ5 ＋ｉ6 ）Ｒ７・・・（１４） これらの式（１０）〜（１４）より次式（１５）が得ら
れる。
【数４】
【００２１】ここでＲD ＝Ｒ５＝Ｒ６＝Ｒ７＝Ｒ９＝２
Ｒ８とすると、（１５）より次式が成り立つ。 Ｖ0 ＝Ｖ１＋Ｖ２−２Ｅ ・・・（１６） 式（９）を代入すると、次式が成り立つ。 Ｖ0 ＝Ｒ・Ｉ−２Ｅ ・・・（１７） ここでＲ，Ｉ，Ｅは定数であるため、圧力に無関係に加
算回路４１の出力Ｖ0 は一定値となる。
Ｒ８とすると、（１５）より次式が成り立つ。 Ｖ0 ＝Ｖ１＋Ｖ２−２Ｅ ・・・（１６） 式（９）を代入すると、次式が成り立つ。 Ｖ0 ＝Ｒ・Ｉ−２Ｅ ・・・（１７） ここでＲ，Ｉ，Ｅは定数であるため、圧力に無関係に加
算回路４１の出力Ｖ0 は一定値となる。
【００２２】図５に示すブロック図において、差動増幅
回路１３の差動増幅出力は所定の電圧シフトを伴って出
力される。この電圧は第１実施例と同様にマイクロコン
ピュータ１４内のＡ／Ｄコンバータ１５に与えられる。
一方電圧Ｖ１，Ｖ２を加算する加算回路４１の加算出力
Ｖ0 が、非反転増幅器４２を介してＡ／Ｄコンバータ１
５に与えられる。Ａ／Ｄコンバータ１５はこれらの入力
を選択的にデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ
コンバータ１５の出力は圧力変換手段１６，不揮発性メ
モリ１８，比較手段１９に与えられる。圧力変換手段１
６は差動増幅回路のＡ／Ｄ変換値を圧力に変換してＬＣ
Ｄドライバ１７より圧力データとして液晶表示器２５に
表示される。又不揮発性メモリ１８は製造後の安定な状
態でのＡ／Ｄコンバータ１５の出力値及び閾値を保持す
るものである。
回路１３の差動増幅出力は所定の電圧シフトを伴って出
力される。この電圧は第１実施例と同様にマイクロコン
ピュータ１４内のＡ／Ｄコンバータ１５に与えられる。
一方電圧Ｖ１，Ｖ２を加算する加算回路４１の加算出力
Ｖ0 が、非反転増幅器４２を介してＡ／Ｄコンバータ１
５に与えられる。Ａ／Ｄコンバータ１５はこれらの入力
を選択的にデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ
コンバータ１５の出力は圧力変換手段１６，不揮発性メ
モリ１８，比較手段１９に与えられる。圧力変換手段１
６は差動増幅回路のＡ／Ｄ変換値を圧力に変換してＬＣ
Ｄドライバ１７より圧力データとして液晶表示器２５に
表示される。又不揮発性メモリ１８は製造後の安定な状
態でのＡ／Ｄコンバータ１５の出力値及び閾値を保持す
るものである。
【００２３】比較手段２６は第１実施例と同様にＡ／Ｄ
コンバータ１５でサンプリングしたデータとこの不揮発
性メモリ１８に保持されているデータとの偏差を閾値と
比較し、閾値を越えているかどうかを判別するものであ
る。この比較手段２６での動作は前述した第１実施例と
異なり、周期的に行うものとする。そして偏差が閾値を
越えている場合には、第１実施例と同様にＬＣＤドライ
バ１７を介して液晶表示器２５に不良状態を表示する。
同時にＩ／Ｏポート２１を介して外部に診断信号が出力
される。このように本実施例では第１実施例のように外
部から動作モードを切換えなくても、常時圧力センサの
状態をモニタすることができる。
コンバータ１５でサンプリングしたデータとこの不揮発
性メモリ１８に保持されているデータとの偏差を閾値と
比較し、閾値を越えているかどうかを判別するものであ
る。この比較手段２６での動作は前述した第１実施例と
異なり、周期的に行うものとする。そして偏差が閾値を
越えている場合には、第１実施例と同様にＬＣＤドライ
バ１７を介して液晶表示器２５に不良状態を表示する。
同時にＩ／Ｏポート２１を介して外部に診断信号が出力
される。このように本実施例では第１実施例のように外
部から動作モードを切換えなくても、常時圧力センサの
状態をモニタすることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１の発明によれば、モニタ入力手段より入力信号が与え
られたときに感圧チップのブリッジ回路の両端の差動を
とる差動増幅回路の出力の偏差を検出し、偏差に基づい
て圧力センサの正常かどうかを判別している。そのため
圧力センサが破壊される前に、故障予知を行うことがで
きる。又本願の請求項２の発明では、このような入力信
号がなくても常に圧力センサの故障予知を行うことがで
きるという優れた効果が得られる。
１の発明によれば、モニタ入力手段より入力信号が与え
られたときに感圧チップのブリッジ回路の両端の差動を
とる差動増幅回路の出力の偏差を検出し、偏差に基づい
て圧力センサの正常かどうかを判別している。そのため
圧力センサが破壊される前に、故障予知を行うことがで
きる。又本願の請求項２の発明では、このような入力信
号がなくても常に圧力センサの故障予知を行うことがで
きるという優れた効果が得られる。
【図１】本発明の第１実施例による圧力センサのブリッ
ジ回路の周辺部の構成を示す回路図である。
ジ回路の周辺部の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第１実施例による圧力センサの信号処
理部の構成を示すブロック図である。
理部の構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施例による圧力センサの動作を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図４】本発明の第２実施例による圧力センサのブリッ
ジ回路の周辺部の構成を示す回路図である。
ジ回路の周辺部の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第２実施例による圧力センサの信号処
理部の構成を示すブロック図である。
理部の構成を示すブロック図である。
【図６】（ａ）は圧力センサの構成を示す断面図、
（ｂ）はそのダイヤフラム部を示す正面図である。
（ｂ）はそのダイヤフラム部を示す正面図である。
【図７】圧力センサのブリッジ回路を示す回路図であ
る。
る。
【符号の説明】 １ 台座 ２ 感圧チップ ３ 圧力導入パイプ ４ ブリッジ回路 １０ 定電圧回路 １１ 定電流回路 １２ 演算増幅器 １３ 差動増幅回路 １４ マイクロコンピュータ １５ Ａ／Ｄコンバータ １６ 圧力変換手段 １７ ＬＣＤドライバ １８ 不揮発性メモリ １９，２６ 比較手段 ２０，２１ Ｉ／Ｏポート ２２ スイッチ ２５ 液晶表示器 ４１ 加算回路 ４２ 非反転増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 靖 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 大塚 隆史 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 ダイヤフラム部に圧力が導入されるよう
に構成され抵抗値が等しいブリッジ回路が形成された感
圧チップと、 前記感圧チップのブリッジ抵抗部に定電流を供給する定
電流回路と、 前記感圧チップのブリッジ抵抗部の両端の電圧の差を増
幅する差動増幅回路と、 前記感圧チップのダイヤフラム部に圧力が印加されない
ときに入力されるモニタ入力手段と、 前記モニタ入力手段への入力があったときに前記差動増
幅回路の出力の基準値からの偏差が所定値以下を越える
かどうかを判別する比較手段と、 前記比較手段より比較信号が得られたときに外部に異常
状態を報知する出力手段と、を具備することを特徴とす
る圧力センサ。 - 【請求項２】 ダイヤフラム部に圧力が導入されるよう
に構成され抵抗値が等しいブリッジ回路が形成された感
圧チップと、 前記感圧チップのブリッジ抵抗部に定電流を供給する定
電流回路と、 前記感圧チップのブリッジ抵抗部の両端の電圧の差を増
幅する差動増幅回路と、 前記感圧チップのブリッジ抵抗部の両端の電圧値を加算
する加算回路と、 前記加算回路の出力の基準値からの偏差が所定値を越え
るかどうかを判別する比較手段と、 前記比較手段より出力が得られたときに外部に異常状態
を報知する出力手段と、を具備することを特徴とする圧
力センサ。 - 【請求項３】 前記加算回路は、 演算増幅器と、前記感圧チップのブリッジ抵抗の両端と
前記演算増幅器の非反転入力端子間に接続される入力抵
抗Ｒ５，Ｒ６と、前記演算増幅器の非反転入力端子と接
地端間に接続される抵抗Ｒ７と、前記演算増幅器の出力
端と反転入力端子間に接続される帰還抵抗Ｒ９と、前記
演算増幅器の反転入力端と電圧源との間に接続される入
力抵抗Ｒ８とを有し、 前記各抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ９の抵抗値を等しく
し、抵抗Ｒ８の抵抗値をこれらの抵抗の抵抗値の１／２
となるように選択したことを特徴とする請求項２記載の
圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34153692A JPH06167405A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34153692A JPH06167405A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06167405A true JPH06167405A (ja) | 1994-06-14 |
Family
ID=18346832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34153692A Pending JPH06167405A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06167405A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000515623A (ja) * | 1995-12-04 | 2000-11-21 | ソシエテ・ナシオナル・デテユード・エ・ドウ・コンストリユクシオン・ドウ・モトール・ダヴイアシオン、“エス．エヌ．ウ．セ．エム．アー．” | ブリッジの主抵抗間の温度勾配を補正するホイーストンブリッジ及びひずみゲージを有する圧力センサにおけるその適用 |
| KR100287140B1 (ko) * | 1997-10-29 | 2001-07-12 | 윤종용 | 집적회로소자접착용가압장치 |
| JP2001208625A (ja) * | 1999-12-20 | 2001-08-03 | Texas Instr Inc <Ti> | 状態応答センサのレンジ内故障検出方法及び装置 |
-
1992
- 1992-11-27 JP JP34153692A patent/JPH06167405A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000515623A (ja) * | 1995-12-04 | 2000-11-21 | ソシエテ・ナシオナル・デテユード・エ・ドウ・コンストリユクシオン・ドウ・モトール・ダヴイアシオン、“エス．エヌ．ウ．セ．エム．アー．” | ブリッジの主抵抗間の温度勾配を補正するホイーストンブリッジ及びひずみゲージを有する圧力センサにおけるその適用 |
| KR100287140B1 (ko) * | 1997-10-29 | 2001-07-12 | 윤종용 | 집적회로소자접착용가압장치 |
| JP2001208625A (ja) * | 1999-12-20 | 2001-08-03 | Texas Instr Inc <Ti> | 状態応答センサのレンジ内故障検出方法及び装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6236215B1 (en) | Cell voltage detection circuit, and method of detecting cell voltage | |
| US6518880B2 (en) | Physical-quantity detection sensor | |
| US20070295095A1 (en) | Apparatus for providing an output proportional to pressure divided by temperature (P/T) | |
| US5631602A (en) | Wheatstone bridge amplifier circuit with integrated diagnostic testing | |
| JPH06167405A (ja) | 圧力センサ | |
| US11079295B2 (en) | Method and system for determining reliability of a pressure sensor | |
| EP1414157A2 (en) | System and method for extending the dynamic range of an analog-to-digital converter | |
| JP3183565B2 (ja) | センサの故障検出装置 | |
| US6731448B2 (en) | Accurate resistance measurement for magnetoresistive head | |
| JPH08247881A (ja) | センサ診断機能付差圧・圧力伝送器 | |
| JP4352555B2 (ja) | 圧力センサ | |
| JP2001194256A (ja) | センサ装置 | |
| JP2003043008A (ja) | ガスセンサの接続状態判定方法及び定電位電解式ガス測定器 | |
| JP2002048667A (ja) | 力学量検出センサ | |
| JP3003056B2 (ja) | 自己診断回路 | |
| JPH04307331A (ja) | 複合センサ | |
| JP3195670B2 (ja) | 測定装置におけるアンプユニットのチェック方法 | |
| JPH1096675A (ja) | 温度補償回路及び温度補償方法 | |
| JP2722417B2 (ja) | 断線検知機能付き応力測定回路 | |
| JP3888196B2 (ja) | センサの出力特性調整方法 | |
| JPH11183233A (ja) | 水位計 | |
| JPH02307064A (ja) | 半導体式加速度検出装置 | |
| JPS6063432A (ja) | 温度測定装置 | |
| KR20000012531U (ko) | 온도 변위차를 이용한 배터리 충전량 측정장치 | |
| JPH10185726A (ja) | 半導体歪み検出装置 |