JPH06194243A - パルス駆動圧力センサ回路とその使用方法 - Google Patents
パルス駆動圧力センサ回路とその使用方法Info
- Publication number
- JPH06194243A JPH06194243A JP5260411A JP26041193A JPH06194243A JP H06194243 A JPH06194243 A JP H06194243A JP 5260411 A JP5260411 A JP 5260411A JP 26041193 A JP26041193 A JP 26041193A JP H06194243 A JPH06194243 A JP H06194243A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- voltage
- pressure
- pressure sensor
- pulse
- 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
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低圧力測定に対する増大した感度の圧力セン
サー回路（１１）である。 【構成】 パルス発生回路（１２）はマイクロプロッセ
サ（２８）によって電圧パルスを出力することができ
る。その電圧パルスは、圧力感知をするため露出された
ポートを持つ圧力センサーをバイアスする。圧力センサ
ー（１７）はそのポートの圧力に比例した差動電圧を出
力する。その差動電圧は、マイクロプロセッサ（２８）
に結合した出力を持つ増幅器（２３）によって増幅され
る。分圧器（２６）はパルス発生回路（１２）に結合
し、マイクロプロセッサ（２８）に結合した出力を持
つ。マイクロプロセッサ（２８）は増幅器（２３）の出
力電圧と分圧回路（２６）の出力をサンプリングする。
マイクロプロセッサ（２８）は、それからそのサンプリ
ング電圧を使って圧力を計算しデータをメモリーに格納
する。
サー回路（１１）である。 【構成】 パルス発生回路（１２）はマイクロプロッセ
サ（２８）によって電圧パルスを出力することができ
る。その電圧パルスは、圧力感知をするため露出された
ポートを持つ圧力センサーをバイアスする。圧力センサ
ー（１７）はそのポートの圧力に比例した差動電圧を出
力する。その差動電圧は、マイクロプロセッサ（２８）
に結合した出力を持つ増幅器（２３）によって増幅され
る。分圧器（２６）はパルス発生回路（１２）に結合
し、マイクロプロセッサ（２８）に結合した出力を持
つ。マイクロプロセッサ（２８）は増幅器（２３）の出
力電圧と分圧回路（２６）の出力をサンプリングする。
マイクロプロセッサ（２８）は、それからそのサンプリ
ング電圧を使って圧力を計算しデータをメモリーに格納
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、圧力センサ
回路、特に低圧力を測定するための圧力検知回路に関す
るものである。
回路、特に低圧力を測定するための圧力検知回路に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】Motorola Inc.製のMPX2010のような、通
常の半導体圧力センサは、差動電圧を発生させるために
抵抗ブリッジを用いる。このような圧力センサは、直流
電圧でバイアスされる。電圧の強度は圧力センサの感度
と範囲を決定する。圧力センサ上のポ−トは、圧力が加
えられると抵抗ブリッジの抵抗値を変化させる隔膜を露
出する。圧力センサは、ポ−トにおける圧力に比例した
差動電圧を出力する。
常の半導体圧力センサは、差動電圧を発生させるために
抵抗ブリッジを用いる。このような圧力センサは、直流
電圧でバイアスされる。電圧の強度は圧力センサの感度
と範囲を決定する。圧力センサ上のポ−トは、圧力が加
えられると抵抗ブリッジの抵抗値を変化させる隔膜を露
出する。圧力センサは、ポ−トにおける圧力に比例した
差動電圧を出力する。
【０００３】低圧力下では圧力センサの差動電圧の出力
強度が減少するので、低圧力を正確に測定することは問
題となりうる。このことには、そのような小さな圧力差
は分析することが極めて困難または解析不可能な程度の
ほんのちょっとした電圧変化しか圧力センサ出力に生じ
させないという問題も重なる。これらの問題点を克服し
ようとする圧力センサ回路はあるが、さまざまな結果が
生じる。
強度が減少するので、低圧力を正確に測定することは問
題となりうる。このことには、そのような小さな圧力差
は分析することが極めて困難または解析不可能な程度の
ほんのちょっとした電圧変化しか圧力センサ出力に生じ
させないという問題も重なる。これらの問題点を克服し
ようとする圧力センサ回路はあるが、さまざまな結果が
生じる。
【０００４】
【解決すべき課題】よく使われている技術のひとつは、
測定や操作をしやすいレベルに差動出力を増幅するもの
である。高利得増幅段（５００以上の利得）が低圧力の
応用例に対しては使用されなければならない。高利得構
成で使われる増幅器は安定性の問題又は非直線性を有
し、どちらも精度に影響を与える。小さな信号レベルに
起因して、信号対雑音比が悪化するおそれがある。
測定や操作をしやすいレベルに差動出力を増幅するもの
である。高利得増幅段（５００以上の利得）が低圧力の
応用例に対しては使用されなければならない。高利得構
成で使われる増幅器は安定性の問題又は非直線性を有
し、どちらも精度に影響を与える。小さな信号レベルに
起因して、信号対雑音比が悪化するおそれがある。
【０００５】より良い結果を生む２番目の技術として、
高圧の直流電圧で圧力センサをバイアスするものがあ
る。高いバイアス電圧は与えられた圧力における差動出
力を増加させ、これによって増分圧力変化は、圧力セン
サからのより大きな電圧変化となる。低利得増幅段は信
号対雑音比の高い信号やより安定したシステムを目的と
して用いられる。この方策の欠点は圧力センサのバイア
ス電圧が非常に大きくなることである。高バイアス電圧
においては電力消費および他の信頼性／精度の要素を考
慮に入れなければならない。
高圧の直流電圧で圧力センサをバイアスするものがあ
る。高いバイアス電圧は与えられた圧力における差動出
力を増加させ、これによって増分圧力変化は、圧力セン
サからのより大きな電圧変化となる。低利得増幅段は信
号対雑音比の高い信号やより安定したシステムを目的と
して用いられる。この方策の欠点は圧力センサのバイア
ス電圧が非常に大きくなることである。高バイアス電圧
においては電力消費および他の信頼性／精度の要素を考
慮に入れなければならない。
【０００６】もし低圧力であっても正確な測定を可能に
する感度を増大させた圧力測定回路やその方法が開発さ
れたなら非常に有用である。
する感度を増大させた圧力測定回路やその方法が開発さ
れたなら非常に有用である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】簡単にいえば本発明は、
圧力を測定する回路および方法を含む。パルス発生回路
は圧力センサをバイアスするために電圧パルスを出力す
る。圧力センサは測定すべき圧力に露出されるポートを
有する。一旦バイアスをかけると、圧力センサは圧力セ
ンサのポートの圧力に比例する電圧を出力する。増幅器
は圧力センサからの出力を増幅する。
圧力を測定する回路および方法を含む。パルス発生回路
は圧力センサをバイアスするために電圧パルスを出力す
る。圧力センサは測定すべき圧力に露出されるポートを
有する。一旦バイアスをかけると、圧力センサは圧力セ
ンサのポートの圧力に比例する電圧を出力する。増幅器
は圧力センサからの出力を増幅する。
【０００８】圧力測定の方法は測定対象の圧力に圧力セ
ンサのポートを露出し、圧力センサを電圧パルスでバイ
アスし、圧力センサの出力で電圧を測定することから成
る。圧力センサの出力の電圧はそのポートにおける圧力
に比例する。
ンサのポートを露出し、圧力センサを電圧パルスでバイ
アスし、圧力センサの出力で電圧を測定することから成
る。圧力センサの出力の電圧はそのポートにおける圧力
に比例する。
【０００９】
【実施例】添付の図面は本発明に従ったパルス駆動圧力
センサ回路の好的実施例のブロック図である。
センサ回路の好的実施例のブロック図である。
【００１０】パルス駆動圧力センサ回路１１が図示さ
れ、それは簡単で費用対効果が高く低圧力の測定に高い
感度を有するものである。圧力センサ市場の大部分は1
0,000パスカル以下の圧力を測定する圧力センサ回路に
対するものである。どのような圧力センサ回路でもなく
てはならない部分は前述のMPX2010のような圧力センサ
である。圧力センサは測定対象の圧力を受けその圧力に
比例した電圧を出力する。半導体圧力センサは大変経済
的な圧力センサであるが、低圧力の測定には不向きであ
る。費用対効果の高さにもかかわらず、シリコン隔膜は
堅く、低圧力（10,000パスカル以下）においては容易に
たわまないので、低圧力センサ回路市場においてはあま
り利用されてこなかった。好的実施例において、パルス
駆動圧力センサ回路１１は10,000パスカル以下の圧力に
対して使用可能な出力電圧をつくることのできる半導体
圧力センサを使用する。パルス圧力センサ回路１１は低
圧力の測定だけに制限されず、10,000パスカル以上の圧
力の測定にも使用できる。
れ、それは簡単で費用対効果が高く低圧力の測定に高い
感度を有するものである。圧力センサ市場の大部分は1
0,000パスカル以下の圧力を測定する圧力センサ回路に
対するものである。どのような圧力センサ回路でもなく
てはならない部分は前述のMPX2010のような圧力センサ
である。圧力センサは測定対象の圧力を受けその圧力に
比例した電圧を出力する。半導体圧力センサは大変経済
的な圧力センサであるが、低圧力の測定には不向きであ
る。費用対効果の高さにもかかわらず、シリコン隔膜は
堅く、低圧力（10,000パスカル以下）においては容易に
たわまないので、低圧力センサ回路市場においてはあま
り利用されてこなかった。好的実施例において、パルス
駆動圧力センサ回路１１は10,000パスカル以下の圧力に
対して使用可能な出力電圧をつくることのできる半導体
圧力センサを使用する。パルス圧力センサ回路１１は低
圧力の測定だけに制限されず、10,000パスカル以上の圧
力の測定にも使用できる。
【００１１】パルス発生回路１２は制御入力１４と出力
１３を持つ。パルス発生回路１２は予め決められた強度
と幅を持つ高電圧パルスを出力する。制御入力１４はパ
ルス発生回路１２に電圧パルスを出力させるのに用いら
れる。パルス発生回路１２は異なった仕様に対して電圧
パルスの強度と幅とを、将来変更できるようプログラマ
ブル機能を持った設計とすることができるが、この実施
例では価格が最優先であり、したがってパルス発生回路
１２は、入力１４に供給されるイネーブル信号に応答し
て固定した強度と幅の電圧パルスを出力する。
１３を持つ。パルス発生回路１２は予め決められた強度
と幅を持つ高電圧パルスを出力する。制御入力１４はパ
ルス発生回路１２に電圧パルスを出力させるのに用いら
れる。パルス発生回路１２は異なった仕様に対して電圧
パルスの強度と幅とを、将来変更できるようプログラマ
ブル機能を持った設計とすることができるが、この実施
例では価格が最優先であり、したがってパルス発生回路
１２は、入力１４に供給されるイネーブル信号に応答し
て固定した強度と幅の電圧パルスを出力する。
【００１２】圧力センサ１７はセンサ１７を取り囲む破
線によって示される。圧力センサ１７は第１バイアス入
力１８、第２バイアス入力１９、第１出力２１、第２出
力２２および測定する圧力に露出したポートを持ってい
ることは、一般によく知られている。この好的実施例で
は、圧力センサ１７は抵抗器R1-R6からなる半導体圧力
センサである。当業者であれば抵抗器R1とR2 が温度補
償抵抗であり、R3、R4、R5とR6は抵抗ブリッジを構成し
ていることから十分に理解される。ポート（図示せず）
は矢印１５で示され、圧力に対し隔膜を露出する。隔膜
上の圧力は抵抗ブリッジの抵抗値を変化させる。
線によって示される。圧力センサ１７は第１バイアス入
力１８、第２バイアス入力１９、第１出力２１、第２出
力２２および測定する圧力に露出したポートを持ってい
ることは、一般によく知られている。この好的実施例で
は、圧力センサ１７は抵抗器R1-R6からなる半導体圧力
センサである。当業者であれば抵抗器R1とR2 が温度補
償抵抗であり、R3、R4、R5とR6は抵抗ブリッジを構成し
ていることから十分に理解される。ポート（図示せず）
は矢印１５で示され、圧力に対し隔膜を露出する。隔膜
上の圧力は抵抗ブリッジの抵抗値を変化させる。
【００１３】第１入力１８はパルス発生回路１２の出力
１３と結合する。第２出力１９は通常接地される。パル
ス発生回路１２からの電圧パルスは圧力センサ１７をバ
イアスする。出力２１および２２の電圧は抵抗ブリッジ
においてR3=R4およびR5=R6のとき同一になる。ポートの
圧力が抵抗ブリッジの抵抗値を変化させ、そして出力２
１と２２のあいだに差動電圧を生じさせることはよく知
られている。単位圧力変化ごとの差動電圧変化の合計
は、圧力センサ感度として知られている。圧力センサ１
７の感度は一般的に第１および第２バイアス入力１８、
１９にかかる電圧が増加するに従って増加する。例え
ば、圧力センサ１７にかかる１０ボルトのバイアス電圧
の方が類似の圧力変化に対する５ボルトのバイアス電圧
に比べてより大きな電圧変化が出力２１と２２に生じ
る。単位圧力変化ごとの、より大きな差動電圧変化の特
長は、ノイズ問題に対する影響を減少させ、低圧力の正
確な測定の分解能を向上させることにある。
１３と結合する。第２出力１９は通常接地される。パル
ス発生回路１２からの電圧パルスは圧力センサ１７をバ
イアスする。出力２１および２２の電圧は抵抗ブリッジ
においてR3=R4およびR5=R6のとき同一になる。ポートの
圧力が抵抗ブリッジの抵抗値を変化させ、そして出力２
１と２２のあいだに差動電圧を生じさせることはよく知
られている。単位圧力変化ごとの差動電圧変化の合計
は、圧力センサ感度として知られている。圧力センサ１
７の感度は一般的に第１および第２バイアス入力１８、
１９にかかる電圧が増加するに従って増加する。例え
ば、圧力センサ１７にかかる１０ボルトのバイアス電圧
の方が類似の圧力変化に対する５ボルトのバイアス電圧
に比べてより大きな電圧変化が出力２１と２２に生じ
る。単位圧力変化ごとの、より大きな差動電圧変化の特
長は、ノイズ問題に対する影響を減少させ、低圧力の正
確な測定の分解能を向上させることにある。
【００１４】差動・シングルエンド出力増幅器２３を圧
力センサ１７の出力２１と２２のあいだの差動電圧を増
幅しシングルエンド出力電圧を供給するため使用する。
増幅器２３は圧力センサ１７の出力２１に結合される第
１入力と圧力センサ１７の出力２２に結合される第２入
力、および出力２４を有する。増幅器２３は特定の用途
に対し、設定される所定の利得に調整される。増幅利得
に影響を与える要素は、電圧パルスの強度、圧力センサ
１７からの信号レベル出力、および増幅器２３から出力
信号を受ける回路の種類である。本好的実施例では、増
幅器２３は極端に大きな利得には設定されない（標準15
0以下）が、低ノイズであり、圧力測定に応答して処理
（または安定化）をする為、出力２４に対する遅延を最
小にするような高速処理時間を持つ。
力センサ１７の出力２１と２２のあいだの差動電圧を増
幅しシングルエンド出力電圧を供給するため使用する。
増幅器２３は圧力センサ１７の出力２１に結合される第
１入力と圧力センサ１７の出力２２に結合される第２入
力、および出力２４を有する。増幅器２３は特定の用途
に対し、設定される所定の利得に調整される。増幅利得
に影響を与える要素は、電圧パルスの強度、圧力センサ
１７からの信号レベル出力、および増幅器２３から出力
信号を受ける回路の種類である。本好的実施例では、増
幅器２３は極端に大きな利得には設定されない（標準15
0以下）が、低ノイズであり、圧力測定に応答して処理
（または安定化）をする為、出力２４に対する遅延を最
小にするような高速処理時間を持つ。
【００１５】分圧回路２６はパルス発生回路１２からの
電圧パルスに比例した電圧を作る為に使用される。好的
実施例において、分圧回路２６は２個の直列の抵抗器か
ら成る抵抗分圧器である。分圧回路２６は例えばパルス
発生回路１２の出力１３に結合する入力と、２個の直列
の抵抗器の中間接続点から引き出される出力２７を持
つ。パルス発生回路１２からの電圧パルスの強度は、出
力２７で電圧を測定され、その測定された電圧に所定の
定数を掛け合わせることによって計算される。
電圧パルスに比例した電圧を作る為に使用される。好的
実施例において、分圧回路２６は２個の直列の抵抗器か
ら成る抵抗分圧器である。分圧回路２６は例えばパルス
発生回路１２の出力１３に結合する入力と、２個の直列
の抵抗器の中間接続点から引き出される出力２７を持
つ。パルス発生回路１２からの電圧パルスの強度は、出
力２７で電圧を測定され、その測定された電圧に所定の
定数を掛け合わせることによって計算される。
【００１６】好的実施例において、マイクロプロセッサ
（MPU）２８、例えばＭotorola Inc.製のMC68HC05、は
センサ１７に加えられた相対圧力を計算するための手段
として働く。マイクロプロセッサ２８は、パルス発生回
路１２を動作可能にするために制御入力１４に結合され
る出力,オペアンプ２３の出力２４に結合される入力、
電圧発生回路２６の出力２７に結合される入力、および
出力２９を持つ。オペアンプ２４と分圧回路２６とは、
マイクロプロセッサ２８で圧力を計算するために使用さ
れるアナログ信号をそれぞれ出力する。出力２４および
出力２７に結合したマイクロプロセッサ２８の入力は、
それぞれMPU28のアナログ・デジタル変換器に結合し、
それはそれぞれアナログ信号をデジタルフォーマットに
変換する。チャネルやマルチプレクサはマイクロプロ
セッサ２８内で動作し、入力と（MPU28内蔵の）アナロ
グ・デジタル変換器とを結合する。マイクロプロセッサ
２８は入力からの圧力センサ１７により感知された圧力
をその受けた入力から計算し、出力２９に（デジタルフ
ォーマットで）圧力に対応した指標を出力する。
（MPU）２８、例えばＭotorola Inc.製のMC68HC05、は
センサ１７に加えられた相対圧力を計算するための手段
として働く。マイクロプロセッサ２８は、パルス発生回
路１２を動作可能にするために制御入力１４に結合され
る出力,オペアンプ２３の出力２４に結合される入力、
電圧発生回路２６の出力２７に結合される入力、および
出力２９を持つ。オペアンプ２４と分圧回路２６とは、
マイクロプロセッサ２８で圧力を計算するために使用さ
れるアナログ信号をそれぞれ出力する。出力２４および
出力２７に結合したマイクロプロセッサ２８の入力は、
それぞれMPU28のアナログ・デジタル変換器に結合し、
それはそれぞれアナログ信号をデジタルフォーマットに
変換する。チャネルやマルチプレクサはマイクロプロ
セッサ２８内で動作し、入力と（MPU28内蔵の）アナロ
グ・デジタル変換器とを結合する。マイクロプロセッサ
２８は入力からの圧力センサ１７により感知された圧力
をその受けた入力から計算し、出力２９に（デジタルフ
ォーマットで）圧力に対応した指標を出力する。
【００１７】パルス駆動圧力検知回路１１の動作方法
は、圧力を測定する際の事象の順序を描写によって最も
よく例示される。圧力センサ１７をバイアスする為に電
圧パルスを使用することは、（低電力消費故）より大き
な電圧強度を可能にし、ゆえにより低い直流バイアス電
位でバイアスされる同様の圧力センサに対して圧力セン
サ感度を増加させるということを理解することが重要で
ある。電圧パルスはその強度と幅によって特徴づけられ
る。電圧パルスの強度は圧力センサに対して経験的に決
定され、それは長期的信頼性と圧力センサの精密性に基
づくものである。予備データからは電圧の強度を推奨の
直流圧力センサのバイアス電圧のおおよそ４倍まで増加
させることができるということがわかる。例えば、１０
ボルトで直流バイアスされた圧力センサは、これによっ
て感度を４倍に増加させる為に４０ボルトでパルス駆動
することが可能である。
は、圧力を測定する際の事象の順序を描写によって最も
よく例示される。圧力センサ１７をバイアスする為に電
圧パルスを使用することは、（低電力消費故）より大き
な電圧強度を可能にし、ゆえにより低い直流バイアス電
位でバイアスされる同様の圧力センサに対して圧力セン
サ感度を増加させるということを理解することが重要で
ある。電圧パルスはその強度と幅によって特徴づけられ
る。電圧パルスの強度は圧力センサに対して経験的に決
定され、それは長期的信頼性と圧力センサの精密性に基
づくものである。予備データからは電圧の強度を推奨の
直流圧力センサのバイアス電圧のおおよそ４倍まで増加
させることができるということがわかる。例えば、１０
ボルトで直流バイアスされた圧力センサは、これによっ
て感度を４倍に増加させる為に４０ボルトでパルス駆動
することが可能である。
【００１８】電圧パルスの最小幅は精密で安定した測定
をするために必要な最小時間によって決定される。２つ
の事象をこの最小時間内にかならず発生させなければな
らない。第１は圧力センサ１７をバイアスし、矢印１５
で示されたポートで周囲の圧力に比例した差動電圧を出
力２１および２２に出力することである。第２は増幅器
２３が差動電圧を増幅し,出力２４はマイクロプロセッ
サ２８がそれをサンプリングするために安定した電圧
（増幅安定時間）であることを要する。電圧パルスとの
最大幅と電圧強度に関連したその動作周期は、測定を歪
ませる程に抵抗器R1-R6を過剰加熱させてはならない。
をするために必要な最小時間によって決定される。２つ
の事象をこの最小時間内にかならず発生させなければな
らない。第１は圧力センサ１７をバイアスし、矢印１５
で示されたポートで周囲の圧力に比例した差動電圧を出
力２１および２２に出力することである。第２は増幅器
２３が差動電圧を増幅し,出力２４はマイクロプロセッ
サ２８がそれをサンプリングするために安定した電圧
（増幅安定時間）であることを要する。電圧パルスとの
最大幅と電圧強度に関連したその動作周期は、測定を歪
ませる程に抵抗器R1-R6を過剰加熱させてはならない。
【００１９】普通の環境では、圧力の変化は比較的ゆっ
くりしたペースで起こる。圧力の測定は一般的にミリ秒
かそれ以上の間隔で行なう。パルス駆動圧力センサ回路
１１の標準的なパルス幅は２００マイクロ秒である。こ
のことは圧力測定の間の大部分の時間は不動作時間であ
るか圧力センサ１７がアイドル状態であることを意味す
る。この場合、電圧パルスで圧力センサ１７をバイアス
することは、圧力センサの感度を増加させるのみなら
ず、電圧パルスの間電力の消費はないことから電力消費
を減少させることができる。
くりしたペースで起こる。圧力の測定は一般的にミリ秒
かそれ以上の間隔で行なう。パルス駆動圧力センサ回路
１１の標準的なパルス幅は２００マイクロ秒である。こ
のことは圧力測定の間の大部分の時間は不動作時間であ
るか圧力センサ１７がアイドル状態であることを意味す
る。この場合、電圧パルスで圧力センサ１７をバイアス
することは、圧力センサの感度を増加させるのみなら
ず、電圧パルスの間電力の消費はないことから電力消費
を減少させることができる。
【００２０】圧力検知の手順はマイクロプロセッサ２８
によるパルス発生回路１２の動作開始から始まる。パル
ス発生回路１２の出力１３は圧力センサ１７および分圧
回路２６をバイアスする電圧パルスを出力する。圧力セ
ンサ１７は、（矢印１５で示される）ポートにおける圧
力に応答して出力２１と２２の間に差動電圧を生じさせ
る。マイクロプロセッサ２８が受信するシングルエンド
出力電圧を出力２４に供給するためアンプ２３は差動電
圧を増幅する。アンプ２３の出力２４は、マイクロプロ
セッサ２８が出力２４において電圧をサンプリングする
前に電圧を安定させなければならない。パルス発生回路
１２の動作開始後の所定時間において、マイクロプロセ
ッサ２８がアンプ２３の出力２４と分圧回路２６の出力
２７の電圧をサンプリングする。前期所定時間は、出力
２４がポートの圧力に比例した電圧に安定化することを
保証するために選択される。マイクロプロセッサ２８は
デジタルフォーマットに変換された後メモリー内に出力
２４の電圧強度および出力２７の電圧強度を記憶する。
によるパルス発生回路１２の動作開始から始まる。パル
ス発生回路１２の出力１３は圧力センサ１７および分圧
回路２６をバイアスする電圧パルスを出力する。圧力セ
ンサ１７は、（矢印１５で示される）ポートにおける圧
力に応答して出力２１と２２の間に差動電圧を生じさせ
る。マイクロプロセッサ２８が受信するシングルエンド
出力電圧を出力２４に供給するためアンプ２３は差動電
圧を増幅する。アンプ２３の出力２４は、マイクロプロ
セッサ２８が出力２４において電圧をサンプリングする
前に電圧を安定させなければならない。パルス発生回路
１２の動作開始後の所定時間において、マイクロプロセ
ッサ２８がアンプ２３の出力２４と分圧回路２６の出力
２７の電圧をサンプリングする。前期所定時間は、出力
２４がポートの圧力に比例した電圧に安定化することを
保証するために選択される。マイクロプロセッサ２８は
デジタルフォーマットに変換された後メモリー内に出力
２４の電圧強度および出力２７の電圧強度を記憶する。
【００２１】電圧パルスの電圧強度はマイクロプロセッ
サ２８内蔵のアナログ・デジタル変換器にとっては大き
すぎる為、分圧回路２６はこの実施例には必須である。
分圧回路２６は電圧パルスの強度に比例する低減した電
圧を出力し、（マイクロプロセッサ２８内の）アナログ
・デジタル変換器でデジタルフォーマットに変換可能で
ある。電圧パルスの電圧強度は減少された電圧にある定
数を掛けることによって簡単に得られる。出力２７を出
力２４と同時にサンプリングすることによって、マイク
ロプロセッサ２８は、（サンプルをして）正確な電圧が
判るのでパルス発生回路１２が発生する電圧強度は低い
許容差にすることができる。低い許容差とは、言い換え
ればパルス発生回路１２を構成する費用を安くすること
ができると言うことである。パルス発生回路１２から非
常に正確で安定した電圧強度が得られるのならば、電圧
パルスの強度が判り、マイクロプロセッサ２８のメモリ
に記憶できるので、分圧回路２６は不要となる。
サ２８内蔵のアナログ・デジタル変換器にとっては大き
すぎる為、分圧回路２６はこの実施例には必須である。
分圧回路２６は電圧パルスの強度に比例する低減した電
圧を出力し、（マイクロプロセッサ２８内の）アナログ
・デジタル変換器でデジタルフォーマットに変換可能で
ある。電圧パルスの電圧強度は減少された電圧にある定
数を掛けることによって簡単に得られる。出力２７を出
力２４と同時にサンプリングすることによって、マイク
ロプロセッサ２８は、（サンプルをして）正確な電圧が
判るのでパルス発生回路１２が発生する電圧強度は低い
許容差にすることができる。低い許容差とは、言い換え
ればパルス発生回路１２を構成する費用を安くすること
ができると言うことである。パルス発生回路１２から非
常に正確で安定した電圧強度が得られるのならば、電圧
パルスの強度が判り、マイクロプロセッサ２８のメモリ
に記憶できるので、分圧回路２６は不要となる。
【００２２】固定強度電圧パルスで圧力センサ回路１１
をパルス駆動することに代わる手段は、電圧パルス強度
が可変の動的圧力センサ回路である。電圧パルス強度を
変化させると、動的圧力センサ回路によって感知するこ
とのできる圧力範囲も変動する。既に述べたように、高
い強度の電圧パルスを使用することで圧力センサ１７の
感度は上昇するが、測定可能な圧力範囲は減少してしま
う。同様に電圧パルスの強度を減少させると、測定可能
な圧力範囲は増加する一方で圧力センサ１７の感度は減
少してしまう。パルス発生回路１２とマイクロプロセッ
サ２８はある圧力センサ用途の為に適切な強度の電圧パ
ルスを制御し出力するために一緒に使用される。動的圧
力センサ回路の利点を実際に利用する例は、全ての高度
で正確な圧力を測定する必要のある航空機である。海面
から数万フィートまで飛び回る航空機では、固定センサ
の感度では全ての高度において正確に測定することはで
きないような大気圧の相当な変化を経験する。動的パル
ス駆動圧力センサは特定の圧力測定に対して圧力センサ
１７の感度を最適にする圧力範囲の調節を可能にする。
をパルス駆動することに代わる手段は、電圧パルス強度
が可変の動的圧力センサ回路である。電圧パルス強度を
変化させると、動的圧力センサ回路によって感知するこ
とのできる圧力範囲も変動する。既に述べたように、高
い強度の電圧パルスを使用することで圧力センサ１７の
感度は上昇するが、測定可能な圧力範囲は減少してしま
う。同様に電圧パルスの強度を減少させると、測定可能
な圧力範囲は増加する一方で圧力センサ１７の感度は減
少してしまう。パルス発生回路１２とマイクロプロセッ
サ２８はある圧力センサ用途の為に適切な強度の電圧パ
ルスを制御し出力するために一緒に使用される。動的圧
力センサ回路の利点を実際に利用する例は、全ての高度
で正確な圧力を測定する必要のある航空機である。海面
から数万フィートまで飛び回る航空機では、固定センサ
の感度では全ての高度において正確に測定することはで
きないような大気圧の相当な変化を経験する。動的パル
ス駆動圧力センサは特定の圧力測定に対して圧力センサ
１７の感度を最適にする圧力範囲の調節を可能にする。
【００２３】好適実施例では、パルス駆動圧力センサ回
路１１は、工場で校正される。例えばゼロ圧力（または
最小圧力（Pmin))で、パルス駆動圧力センサ１１はアン
プ２３の出力２４で0.5Vの電圧を出力するように調整さ
れる。出力２４のゼロ圧力校正電圧はVoff(オフセット)
として知られている。同様に、最大圧力（Pmax)におい
てパルス駆動圧力センサ回路１１は出力4.5ボルトに調
節される。出力２４の最大圧力目盛電圧はVfs(フルスケ
ール）として知られている。VoffとVfs がBcalとして校
正される時に、電圧強度は分圧回路２６の出力２７で測
定される。いくつかの定数はこの校正値から生じる。定
数はマイクロプロセッサ２８に記憶され、圧力の計算に
使用される。以下の表は、圧力の計算に使用される定数
である。
路１１は、工場で校正される。例えばゼロ圧力（または
最小圧力（Pmin))で、パルス駆動圧力センサ１１はアン
プ２３の出力２４で0.5Vの電圧を出力するように調整さ
れる。出力２４のゼロ圧力校正電圧はVoff(オフセット)
として知られている。同様に、最大圧力（Pmax)におい
てパルス駆動圧力センサ回路１１は出力4.5ボルトに調
節される。出力２４の最大圧力目盛電圧はVfs(フルスケ
ール）として知られている。VoffとVfs がBcalとして校
正される時に、電圧強度は分圧回路２６の出力２７で測
定される。いくつかの定数はこの校正値から生じる。定
数はマイクロプロセッサ２８に記憶され、圧力の計算に
使用される。以下の表は、圧力の計算に使用される定数
である。
【００２４】１）Vfs-Voffは圧力測定に対する「電圧測
定範囲」として定義される。
定範囲」として定義される。
【００２５】２）（Vfs-Voff)／Bcalは、「正規化電圧
測定範囲」として定義される。
測定範囲」として定義される。
【００２６】３）（Pmax*Ｂcaｌ）／（Vfs-Voff)は、Sn
(正規化センサ感度）として定義される。
(正規化センサ感度）として定義される。
【００２７】４）Voff／BcalはVoffn(正規化）として定
義される。
義される。
【００２８】センサ感度Snおよび正規化最小圧力電圧Vo
ffnは、マイクロプロセッサ２８に記憶され、圧力の計
算に使用される。出力２４および２７は圧力測定の間に
マイクロプロセッサ２８によってサンプルされる。アン
プ２３の出力２４からサンプルされる電圧強度はVoutと
して知られている。分圧回路２６からサンプルされる電
圧強度は、Vdivとして知られている。圧力はマイクロプ
ロセッサ２８によって計算され、次の式で表わされるよ
うに出力２９からデジタル・フォーマットで出力され
る。
ffnは、マイクロプロセッサ２８に記憶され、圧力の計
算に使用される。出力２４および２７は圧力測定の間に
マイクロプロセッサ２８によってサンプルされる。アン
プ２３の出力２４からサンプルされる電圧強度はVoutと
して知られている。分圧回路２６からサンプルされる電
圧強度は、Vdivとして知られている。圧力はマイクロプ
ロセッサ２８によって計算され、次の式で表わされるよ
うに出力２９からデジタル・フォーマットで出力され
る。
【００２９】 ５）圧力＝[Vout-(Voffn*Vdiv)]*[Sn*Vdiv] パルス駆動圧力センサ回路１１は時間がたつと工場で設
定された校正電圧から変動するかも知れない。これらの
電圧の変動や変化は測定の精度を減少させる。この誤差
を取り除く簡単な方法は、バイアス電圧と圧力センサ１
７の感度との線型関係を利用することである。電圧変動
はバイアス電圧と感度との間の線型的関係の傾斜には影
響を与えない。例えば、パルス駆動圧力センサ回路１１
に対する初期校正は、ゼロ圧力（または最小圧力）で0.
50ボルトでセットされ、もしゼロ圧力（または最小圧
力）での再校正測定が出力２４に0.55ボルト（マイクロ
プロセッサ２８で測定）を生じれば、パルス駆動圧力セ
ンサ回路１１は、元の設定から0.05ボルトだけ変動す
る。分圧回路２６の出力２７も再校正で測定されなけれ
ばならない。電圧変動は上記の式のVoffとBcalとを新測
定値で単純に取り替えることによって補償できる。変動
に対する再校正はパルス駆動圧力センサ回路１１の最大
の正確さを保証する。
定された校正電圧から変動するかも知れない。これらの
電圧の変動や変化は測定の精度を減少させる。この誤差
を取り除く簡単な方法は、バイアス電圧と圧力センサ１
７の感度との線型関係を利用することである。電圧変動
はバイアス電圧と感度との間の線型的関係の傾斜には影
響を与えない。例えば、パルス駆動圧力センサ回路１１
に対する初期校正は、ゼロ圧力（または最小圧力）で0.
50ボルトでセットされ、もしゼロ圧力（または最小圧
力）での再校正測定が出力２４に0.55ボルト（マイクロ
プロセッサ２８で測定）を生じれば、パルス駆動圧力セ
ンサ回路１１は、元の設定から0.05ボルトだけ変動す
る。分圧回路２６の出力２７も再校正で測定されなけれ
ばならない。電圧変動は上記の式のVoffとBcalとを新測
定値で単純に取り替えることによって補償できる。変動
に対する再校正はパルス駆動圧力センサ回路１１の最大
の正確さを保証する。
【００３０】よって圧力検知にパルス駆動圧力センサ回
路が提供されたことが十分理解されるべきである。パル
ス駆動圧力センサ回路は、低価格および低消費電力を維
持しつつ、低圧力の測定に対して感度を増大させること
ができる。
路が提供されたことが十分理解されるべきである。パル
ス駆動圧力センサ回路は、低価格および低消費電力を維
持しつつ、低圧力の測定に対して感度を増大させること
ができる。
【図１】図１は、本発明に関するパルス駆動圧力センサ
回路の実施例をブロック図であらわしたものである。
回路の実施例をブロック図であらわしたものである。
１１ パルス駆動圧力センサ回路 １２ パルス発生回路 １３ 出力 １４ 制御入力 １７ 圧力センサ １８ 第１バイアス入力 １９ 第２バイアス入力 ２１ 第１出力 ２２ 第２出力 ２３ 増幅器 ２４ 出力 ２６ 分圧回路 ２７ 出力 ２８ マイクロプロセッサ ２９ 出力
Claims (3)
- 【請求項１】 増加感度を有するパルス駆動圧力センサ
回路（１１）であって：出力（１３）で電圧パルスを供
給するためのパルス発生回路（１２）；および前記パル
ス発生回路（１２）の前記出力（１３）に結合したバイ
アス入力（１８）、出力（２１、２２）、および周囲圧
力に露出したポートを有し、前記出力において前記周囲
圧力に対応する少なくとも一つの出力信号を供給する圧
力センサ（１７）から構成されることを特徴とするパル
ス駆動圧力センサ回路。 - 【請求項２】 圧力検知のための方法であって：周囲圧
力に圧力センサ（１７）のポ−トを露出する段階；電圧
パルスを供給する段階；前記電圧パルスで前記圧力セン
サをバイアスする段階；および前記出力電圧は 前記周
囲圧力に比例するところの前記圧力センサ（１７）の出
力電圧を測定する段階；から構成されることを特徴とす
る方法。 - 【請求項３】 パルス駆動圧力検知回路であって：制御
入力（１４）および出力（１３）を持つパルス発生回路
（１２）；前記パルス発生回路（１２）の前記出力（１
３）に結合するバイアス入力（１８）、第１出力（２
１）、第２出力（２２）および測定すべき圧力に隔膜を
露出するポ−トを持つ圧力センサ；前記圧力センサ（１
７）の前記第１出力（２１）に結合する第１入力、前記
圧力センサ（１７）の前記第２出力（２２）に結合する
第２入力および出力（２４）を持つ増幅器；前記パルス
発生回路（１２）の前記出力（１３）に結合する入力、
および出力（２７）を持つ分圧回路（２６）；および前
記増幅器（２３）の前記出力（２４）に結合する第１入
力、前記分圧回路（２６）の前記出力（２７）に結合す
る第２入力、第１出力、および前記制御入力（１４）に
結合する第２出力を持つ圧力を計算する手段；から構成
されることを特徴とするパルス駆動圧力検知回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/954,996 US5351549A (en) | 1992-10-01 | 1992-10-01 | Pulsed pressure sensor circuit and method therefor |
| US954996 | 1992-10-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194243A true JPH06194243A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=25496220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5260411A Pending JPH06194243A (ja) | 1992-10-01 | 1993-09-27 | パルス駆動圧力センサ回路とその使用方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5351549A (ja) |
| EP (1) | EP0590292A3 (ja) |
| JP (1) | JPH06194243A (ja) |
| CN (1) | CN1086012A (ja) |
| AU (1) | AU659025B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008250725A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nec Electronics Corp | インターフェース回路 |
| JP2011220686A (ja) * | 2010-04-02 | 2011-11-04 | Dainippon Printing Co Ltd | 半導体加速度センサ |
| WO2021049245A1 (ja) | 2019-09-09 | 2021-03-18 | Tdk株式会社 | 圧力センサ |
| WO2021172103A1 (ja) | 2020-02-25 | 2021-09-02 | Tdk株式会社 | 圧力センサ |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69528775T2 (de) * | 1994-12-20 | 2003-07-03 | Foxboro Co | AC Speisung eines Polysilizium Druckwandlers |
| FR2757942A1 (fr) * | 1996-12-31 | 1998-07-03 | Motorola Semiconducteurs | Ensemble capteur et procede de polarisation d'un capteur travaillant en presence d'humidite |
| DE10160794B4 (de) * | 2001-12-11 | 2006-07-27 | Parker Hannifin Gmbh | Signalverarbeitungseinrichtung für einen Druckschalter od. dgl. |
| JP4184657B2 (ja) * | 2001-12-26 | 2008-11-19 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力測定装置 |
| DE10307501A1 (de) * | 2003-02-21 | 2004-09-09 | Haldex Brake Products Gmbh | Verfahren zum Messen eines Druckes auf ein Nutzfahrzeug sowie zugehörige Auswerteschaltung |
| US7188511B2 (en) * | 2004-06-11 | 2007-03-13 | Robert Bosch Gmbh | Stress wave sensor |
| US7231803B2 (en) * | 2004-06-11 | 2007-06-19 | Robert Bosch Gmbh | Hybrid impact sensor |
| US20070071609A1 (en) * | 2005-09-26 | 2007-03-29 | Sturman Industries, Inc. | Digital pump with multiple outlets |
| US8616065B2 (en) * | 2010-11-24 | 2013-12-31 | Honeywell International Inc. | Pressure sensor |
| CN105021347B (zh) * | 2015-06-26 | 2019-01-25 | 深圳市芯海科技有限公司 | 一种桥式压力传感器的灵敏度调整电路及灵敏度校正方法 |
| CN107131982B (zh) * | 2017-05-12 | 2019-09-13 | 上海天马微电子有限公司 | 触控面板的触控压力检测方法 |
| CN107727154A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-02-23 | 中国人民解放军61489部队 | 一种宽量程灵敏度自适应测量方法及测量装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3908460A (en) * | 1974-02-28 | 1975-09-30 | Ambitex Corp And Cendev Corp A | Pressure transducer |
| JPS5653404A (en) * | 1979-10-08 | 1981-05-13 | Hitachi Ltd | Nonlinear correction circuit |
| US4250759A (en) * | 1979-11-21 | 1981-02-17 | Scovill Manufacturing Company | Digital readout gauge |
| US4321832A (en) * | 1980-03-07 | 1982-03-30 | Rockwell International Corporation | High accuracy measuring apparatus |
| US4680970A (en) * | 1986-01-31 | 1987-07-21 | Yokogawa Hokushin Electric Corporation | Apparatus for measuring pressure |
| US4798093A (en) * | 1986-06-06 | 1989-01-17 | Motorola, Inc. | Apparatus for sensor compensation |
| US4872349A (en) * | 1986-10-31 | 1989-10-10 | General Electric Company | Microcomputerized force transducer |
| US4736155A (en) * | 1987-03-06 | 1988-04-05 | Colt Industries Inc | Transducer temperature control circuit and method |
| US4958520A (en) * | 1989-11-01 | 1990-09-25 | Bourns Instruments, Inc. | Digital piezoresistive pressure transducer |
-
1992
- 1992-10-01 US US07/954,996 patent/US5351549A/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-08-13 AU AU44659/93A patent/AU659025B2/en not_active Ceased
- 1993-08-19 EP EP19930113262 patent/EP0590292A3/en not_active Withdrawn
- 1993-09-27 CN CN93118084A patent/CN1086012A/zh active Pending
- 1993-09-27 JP JP5260411A patent/JPH06194243A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008250725A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nec Electronics Corp | インターフェース回路 |
| JP2011220686A (ja) * | 2010-04-02 | 2011-11-04 | Dainippon Printing Co Ltd | 半導体加速度センサ |
| WO2021049245A1 (ja) | 2019-09-09 | 2021-03-18 | Tdk株式会社 | 圧力センサ |
| WO2021172103A1 (ja) | 2020-02-25 | 2021-09-02 | Tdk株式会社 | 圧力センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0590292A2 (en) | 1994-04-06 |
| AU4465993A (en) | 1994-04-14 |
| US5351549A (en) | 1994-10-04 |
| AU659025B2 (en) | 1995-05-04 |
| CN1086012A (zh) | 1994-04-27 |
| EP0590292A3 (en) | 1994-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH06194243A (ja) | パルス駆動圧力センサ回路とその使用方法 | |
| US5343755A (en) | Strain gage sensor with integral temperature signal | |
| CA2145698C (en) | Electronic circuit for a transducer | |
| US4169243A (en) | Remote sensing apparatus | |
| JP2000136966A (ja) | サ―モパイルセンサを用いた温度測定回路 | |
| GB1591620A (en) | Signal-conditioning circuits | |
| US4190796A (en) | Pressure detecting apparatus having linear output characteristic | |
| WO1988006719A1 (en) | Transducer signal conditioner | |
| JP2005535900A (ja) | 増幅器フィードバック経路に容量性圧力センサを備えた圧力測定装置 | |
| JPH09105681A (ja) | 温度測定回路 | |
| JP3603987B2 (ja) | 入力インタフェース、増幅回路及びガス検出装置 | |
| KR100202589B1 (ko) | 온도측정장치 및 그의 온도보상방법 | |
| JP3765915B2 (ja) | 増幅器の温度零点補正装置 | |
| JPS62195580A (ja) | 放射線発生量測定装置 | |
| JP2948958B2 (ja) | トランスジューサ回路 | |
| JP2953070B2 (ja) | Ａ／ｄ変換装置 | |
| JP2648966B2 (ja) | 真空圧力計 | |
| JPH0831751B2 (ja) | 増幅装置 | |
| JPH05164509A (ja) | 歪ゲージ | |
| JP2909565B2 (ja) | レ−ザ変位計 | |
| KR19980084452A (ko) | 압력센서의 온도 보상 회로 | |
| KR20010036293A (ko) | 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치 및 감도 보상 | |
| JP2938657B2 (ja) | 電流検出回路 | |
| JPH0431535Y2 (ja) | ||
| JP2546681B2 (ja) | 温度補償回路 |