JPH0720162A - センサ用出力補償回路 - Google Patents

センサ用出力補償回路

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JPH0720162A
JPH0720162A JP16571693A JP16571693A JPH0720162A JP H0720162 A JPH0720162 A JP H0720162A JP 16571693 A JP16571693 A JP 16571693A JP 16571693 A JP16571693 A JP 16571693A JP H0720162 A JPH0720162 A JP H0720162A
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JP
Japan
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voltage
sensor
current
circuit
input terminal
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JP16571693A
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Satoru Ito
悟 伊藤
Tetsuo Tateishi
哲夫 立石
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明では、調整作業を行う過程で基準温度
におけるセンサの感度および零点出力電圧を変化させる
ことなく、出力温度特性を容易かつ良好に補償すること
の可能なセンサ用出力補償回路を提供する。 【構成】 本発明は、センサ31の第1の電流入力端子
から第2の電流入力端子の方向に駆動電流Is を供給す
る定電流源32と、センサ31の検出素子の状態とは無
関係に一定の基準電圧を発生する電圧発生回路33と、
定電流源32からの駆動電流Is の供給に伴ってセンサ
31の第1の電流入力端子と第2の電流入力端子とにそ
れぞれ生じる端子電圧のうち、周囲温度の変化に伴って
センサ31の検出素子の抵抗値が変化したときに値が変
化する方の端子電圧(B点の電圧)と、電圧発生回路3
3が発生する基準電圧(F点の電圧)との差に比例した
補正電流Ia をセンサ31に供給される駆動電流Is に
加算する電流加算回路34とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、センサ用出力補償回路
に係り、特に圧力などの被測定対象の変化に応じて抵抗
値が変化する検出素子を複数接続して成るセンサの出力
温度特性を補償するセンサ用出力補償回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、圧力等の被測定対象の変化に応じ
て抵抗値が変化する検出素子を複数接続して成るセンサ
の出力温度特性を補償するセンサ用出力補償回路とし
て、例えば、特公昭62−55629号公報に記載され
ているブリッジ型測定器用出力補償回路が知られてい
る。
【0003】この公報に記載の出力補償回路には、ブリ
ッジ型測定器(センサ)の出力に対応して出力回路から
出力される検出出力の諸特性を調整するための複数の調
整用抵抗が設けられており、これら複数の調整用抵抗の
抵抗値を所定の順序に従って調整することで、その検出
出力の出力勾配特性や出力温度特性などが個別に調整で
きる。そして、この中で特に出力温度特性の補償に係る
調整作業は、上述した複数の調整用抵抗の中で、出力回
路から出力される検出出力がセンサの周囲温度の変化に
伴って変化するのを打ち消すために設けられた調整用抵
抗の抵抗値を、所定の計算式に基づいて調整することで
行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した補
償の対象となる出力温度特性は、具体的には、周囲温度
の変化に伴ってセンサの感度が変化する感度温度特性
と、同じく、周囲温度の変化に伴ってセンサの零点出力
電圧が変化する零点温度特性とに分けることができる。
そして、これら感度温度特性および零点温度特性を実際
に補償するには、室温などの基準温度とこれと所定の温
度差を有する任意温度との2つの温度におけるセンサの
感度および零点出力電圧の差が共に打ち消されるよう
に、すなわち、2つの温度におけるセンサの感度および
零点出力電圧が共に一致するように調整作業を行ってい
る。
【0005】しかし、前述した従来の出力補正回路で
は、出力温度特性の補償に係る調整作業を所定の計算式
に基づいて行う為、前述した2つの温度におけるセンサ
の感度および零点出力電圧を完全に一致させることは極
めて困難であり、したがって、その感度温度特性および
零点温度特性を精度良く補償することは望めない。
【0006】また、このような不都合を避けるため、目
的の調整作業を所定の計算式に基づいて行うのではな
く、2つの温度におけるセンサの感度および零点出力電
圧を実測した結果に基づいて行うことも考えられるが、
この出力補償回路では、その調整作業を行う過程で基準
温度におけるセンサの感度および零点出力電圧が変化し
てしまうことから、これも実際には不可能である。
【0007】本発明は、こうした実情に鑑みて為された
ものであり、その目的は、調整作業を行う過程で基準温
度におけるセンサの感度、及び零点出力電圧を変化させ
ることなく、出力温度特性を容易かつ正確に補償するこ
とが可能なセンサ用出力補償回路を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】まず、請求項1に記載の
第1の発明は、図1(第1の発明に係る感度温度特性補
償用のセンサ用出力補償回路の構成を示すブロック図)
に示すように、被測定対象の変化に応じて抵抗値が変化
する検出素子を複数接続して成り、かつ、駆動用の第1
および第2の電流入力端子と、被測定対象の変化量検出
用の第1および第2の電圧出力端子とを具備するセンサ
11の感度温度特性を補償するセンサ用出力補償回路で
あって、センサ11の第1の電流入力端子から第2の電
流入力端子の方向に駆動電流を供給する定電流源12
と、センサ11の検出素子の状態とは無関係に一定の基
準電圧を発生し、かつ、その発生すべき基準電圧の値を
調整することの可能な電圧発生手段13と、定電流源1
2からの駆動電流の供給に伴ってセンサ11の第1の電
流入力端子と第2の電流入力端子とにそれぞれ生じる端
子電圧のうち、周囲温度の変化に伴ってセンサ11の検
出素子の抵抗値が変化したときに値が変化する方の端子
電圧と、電圧発生手段13が発生する基準電圧との差に
比例した補正電流をセンサ11に供給される駆動電流に
加算し、かつ、その加算すべき補正電流の値を決める比
例係数を調整することの可能な電流加算手段14とを有
することを特徴とするものである。
【0009】また、請求項2に記載の第2の発明は、図
2(第2の発明に係る零点温度特性補償用のセンサ用出
力補償回路の構成を示すブロック図)に示すように、被
測定対象の変化に応じて抵抗値が変化する検出素子を複
数接続して成り、かつ、駆動用の第1および第2の電流
入力端子と、被測定対象の変化量検出用の第1および第
2の電圧出力端子とを具備するセンサ21の零点温度特
性を補償するセンサ用出力補償回路であって、センサ2
1の第1の電流入力端子から第2の電流入力端子の方向
に駆動電流を供給する定電流源22と、センサ21の検
出素子の状態とは無関係に一定の基準電圧をそれぞれ発
生し、かつ、その発生すべき基準電圧の値をそれぞれ調
整することの可能な第1および第2の電圧発生手段23
および24と、定電流源22からの駆動電流の供給に伴
ってセンサ21の第1の電流入力端子と第2の電流入力
端子とにそれぞれ生じる端子電圧のうち、周囲温度の変
化に伴ってセンサ21の検出素子の抵抗値が変化したと
きに値が変化する方の端子電圧と、第1の電圧発生手段
23が発生する基準電圧との差に比例した補正電圧を第
2の電圧発生手段24が発生する基準電圧に加算し、か
つ、その加算すべき補正電圧の値を決める比例係数を調
整することの可能な電圧加算手段25と、定電流源22
からの駆動電流の供給に伴ってセンサ21の第1の電圧
出力端子と第2の電圧出力端子とにそれぞれ生じる端子
電圧の差を増幅し、電圧加算手段25によって補正電圧
が加算された状態の第2の電圧発生手段24が発生する
基準電圧を加算する電圧増幅手段26とを有することを
特徴とするものである。
【0010】
【作用】先ず、請求項1に記載の第1の発明では、図1
を参照すれば、基準温度において、定電流源12からセ
ンサ11に供給される駆動電流の値をセンサ11の感度
が規定の感度となるように調整する。次に定電流源12
からの駆動電流の供給に伴ってセンサ11の第2の電流
入力端子(図の下方に位置する端子)に生じる端子電圧
と、電圧発生手段13が発生する基準電圧とが等しくな
るように電圧発生手段13が発生する基準電圧の値を調
整することで、電流加算手段14からは、周囲温度が基
準温度にあるときには補正電流が一切出力されず、ま
た、その周囲温度が基準温度から任意温度の方向に所定
の温度だけ変化したときには、この温度変化量に比例し
た補正電流が出力されるようになる。そして、この温度
変化量に比例した補正電流をセンサ11に供給すること
で、基準温度と任意温度との2つの温度における検出電
圧Vout の差、すなわち、それら2つの温度におけるセ
ンサ11の感度の差が完全に打ち消されるようになる。
【0011】また、請求項2に記載の第2の発明では、
図2を参照すれば、基準温度において、定電流源22か
らの駆動電流の供給に伴ってセンサ21の第2の電流入
力端子(図の下方に位置する端子)に生じる端子電圧
と、第1の電圧発生手段23が発生する基準電圧とが等
しくなるように、その第1の電圧発生手段23が発生す
る基準電圧の値を調整することで、電圧加算手段25か
らは、周囲温度が基準温度にあるときには、第2の電圧
発生手段24が発生する基準電圧に等しい補正基準電圧
が出力され、また、その周囲温度が基準温度から任意温
度の方向に所定の温度だけ変化したときには、この温度
変化量に比例した補正電圧が加算された状態の補正基準
電圧が出力されるようになる。そして、この温度変化量
に比例した補正電圧が加算された状態の補正基準電圧を
電圧増幅手段26に与えることで、基準温度と任意温度
との2つの温度における検出電圧Vout の零点出力電圧
の差が完全に打ち消されるようになる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。先ず、図1に示した第1の発明
の感度温度特性補償用のセンサ用出力補償回路を具体化
した第1の実施例について説明する。
【0013】図3は、第1の実施例に係る感度温度特性
補償用のセンサ用出力補償回路の構成を示す回路図であ
る。同図に示すように、この感度温度特性補償用のセン
サ用出力補償回路は、図1に示したセンサ11、定電流
源12、電圧発生手段13、及び電流加算手段14にそ
れぞれ対応するセンサ31、定電流回路32、電圧発生
回路33、及び電流加算回路34を有して構成されてい
る。
【0014】すなわち、このセンサ用出力補償回路によ
って感度温度特性が補償されるセンサ31は、圧力など
の被測定対象の変化に応じて抵抗値が変化する検出素子
を複数接続して成っており(ここでは4つの検出素子を
ブリッジ接続して構成されている)、且つ駆動用の第
1、及び第2の電流入力端子(それぞれA点およびB
点)と、被測定対象の変化量検出用の第1および第2の
電圧出力端子(それぞれC点およびD点)とを具備して
構成されている。
【0015】また、定電流回路32は、演算増幅器A1
と、抵抗R1およびR2と、可変抵抗R3とを具備して
構成されており、これらのうち、抵抗R1と抵抗R2と
によって電源電圧Vccを分圧して得られる電圧(演算増
幅器A1の非反転入力端子(+)に印加されるE点の電
圧)と、可変抵抗R3の抵抗値との相互の関係によって
値が決まる駆動電流Is を演算増幅器A1の反転入力端
子(−)に発生し、その発生した駆動電流Is をセンサ
31の第1の電流入力端子から第2の電流入力端子の方
向に供給する構成である。尚、この定電流回路32は、
センサ31に供給される駆動電流Is の値を可変抵抗R
3の抵抗値の調整に応じて任意に調整することができ、
これにより、センサ31の感度が自在に設定できるよう
に構成されている(以下、上述の可変抵抗R3を感度設
定用抵抗R3と呼ぶ)。
【0016】一方、電圧発生回路33は、可変抵抗R4
と抵抗R5とを具備して構成されており、これら可変抵
抗R4と抵抗R5によって電源電圧Vccを分圧して得ら
れる一定の基準電圧(分圧点に得られるF点の電圧)を
センサ31の検出素子の状態とは無関係に発生し、且つ
その発生すべき基準電圧の値を可変抵抗R4の抵抗値の
調整に応じて任意に調整できるように構成されている
(以下、上述の可変抵抗R4を基準電圧調整用抵抗R4
と呼ぶ)。
【0017】また、電流加算回路34は、相互の特性が
等しいトランジスタQ1およびQ2と、同じく相互の特
性が等しくカレントミラー回路34aを構成するトラン
ジスタQ3およびQ4と、定電流源I1およびI2と、
可変抵抗R6とを具備して構成されている。この電流加
算回路34は、利得可変型の単一出力差動増幅回路であ
り、その実際の動作時には、定電流回路32からの駆動
電流Is の供給に伴ってセンサ31の第2の電流入力端
子に生じる端子電圧(トランジスタQ1のベースに印加
されるB点の電圧)と、電圧発生回路33が発生する基
準電圧(トランジスタQ2のベースに印加されるF点の
電圧)との差に比例した補正電流Ia をセンサ31に供
給される駆動電流Is に加算し(補正電流Ia が加算さ
れた状態の駆動電流Is を補正駆動電流Is ′とす
る)、且つ、その加算すべき補正電流Ia の値を決める
比例係数を可変抵抗R6の抵抗値の調整に応じて任意に
調整できるようになっている(以下、上述の可変抵抗R
6を感度温度特性補償用抵抗R6と呼ぶ)。
【0018】なお、この電流加算回路34のトランジス
タQ1のベースにセンサ31の第2の電流入力端子の端
子電圧を印加する理由は、周囲温度の変化に伴ってセン
サ31の検出素子の抵抗値が変化したときに、そのセン
サ31の第1の電圧出力端子と第2の電圧出力端子との
間に生じる検出電圧Vout が変化するのと同時に、第2
の電流入力端子の端子電圧も変化し、この第2の電流入
力端子の端子電圧の変化を検出することで、センサ31
の感度の変化(すなわち検出電圧Vout の変化)が間接
的に検出できるからである。ちなみに、センサ31の第
1の電流入力端子の端子電圧は、定電流回路32の演算
増幅器A1の双方の入力端子のイマジナリショートによ
ってE点の電圧とほぼ等しく、しかも、そのE点の電圧
は固定されているため、この第1の電流入力端子の端子
電圧によってはセンサ31の感度の変化を検出すること
はできない。
【0019】次に、以上のように構成された感度温度特
性補償用のセンサ用出力補償回路の動作原理について説
明する。まず、このセンサ用出力補償回路によって感度
温度特性が補償されるセンサ31は、被測定対象を圧力
として説明すれば、理想的には、大気圧などの基準圧力
からの圧力変化量ΔPに比例した検出電圧Vout を、そ
の第1の電圧出力端子と第2の電圧出力端子との間に出
力するものであり、この検出電圧Vout は、実際にセン
サ31に供給される補正駆動電流Is ′(=Is +Ia
)と、室温などの基準温度T0 におけるセンサ31の
検出素子の抵抗値Rとにも比例する。これを定式化すれ
ば、 Vout =KIs ′RΔP+Voff ・・・(1) と表される。ただし、Kは比例係数、Voff は基準圧力
の印加時にセンサ31から出力されるオフセット電圧で
ある。
【0020】実際には、この(1)式に含まれるKおよ
びRには温度特性があるので、これらKおよびRの基準
温度T0 における温度係数をそれぞれaおよびbとすれ
ば、その基準温度T0 と所定の温度差を有する任意温度
1 における検出電圧Voutは、 Vout =K{1+a(T1-T0)}R{1+b(T1-T0)}Is ′ΔP+Voff ≒{1+(a + b)(T1-T0)}KIs ′RΔP+Voff ・・・(2) のように一次近似される。
【0021】ここで、基準温度T0 において、センサ
3)の感度が規定の値となるように感度設定用抵抗R3
を調整し(この時補正電流Ia をゼロとするためセンサ
31の第2の電流入力端子(B点)と、電圧発生回路3
3が発生する基準電圧端子(F点)は短絡されており調
整後は開放する)、次に定電流回路32から濃色駆動電
流Is の供給に伴ってセンサ31の第2の電流入力端子
に生じる端子電圧(B点の電圧)と、電圧発生回路33
が発生する基準電圧(F点の電圧)とが等しくなるよう
に電圧発生回路33の基準電圧調整用抵抗R4の値を調
整しておけば、電流加算回路34は、周囲温度が基準温
度T0 にあるときには、当然、感度温度特性補償用抵抗
R6がどのような抵抗値にあろうと補正電流Ia を一切
出力せず(値が「0」)、また、その周囲温度が基準温
度T0 から任意温度T1 の方向に所定の温度だけ変化し
たときには、この温度変化量に比例した補正電流Ia を
出力するようになる。つまり、電流加算回路34からセ
ンサ31に供給される補正電流Ia の値は、センサ31
の第2の電流入力端子の端子電圧の値を決めている駆動
電流Is の値と温度変化量とに比例する。したがって、
このときの比例係数をcとし、かつ、Ia ≪Is を仮定
すれば、補正電流Ia は、 Ia =c(T1-T0)Is・・・(3)と表される。
【0022】そこで、この(3)式を(2)式に代入す
れば、検出電圧Vout は、 Vout ={1+(a + b)(T1-T0)}K(Is +Ia )R
ΔP+Voff≒{1+(a + b + c)(T1-T0)}KIs R
ΔP+Voff ・・・(4)のように一次近似され、この
(4)式における(a+b+c)の項が「0」となるよ
うに比例係数cを設定すれば、結果的に、センサ31の
感度温度特性が完全に補償されるようになる。そして、
このセンサ用出力補償回路によれば、その比例係数cの
設定が、電流加算回路34の感度温度特性補償用抵抗R
6の抵抗値を調整することで行えるわけである。
【0023】なお、以上の結論を得る過程で仮定したI
a ≪Is が成立しない場合は、(4)式に示される検出
電圧Vout の圧力変化量ΔPに対する非線形性が大きく
なるが、この場合にあっても、先の一次近似の範囲では
同一の式となって同じ結論が導かれる。また、センサ3
1自体の感度特性の非線形性が大きい場合は、これを利
用してその非線形性の補正を行うことも可能である。
【0024】次に、以上の動作原理に基づく実際のセン
サ31の感度温度特性の補償に係る調整作業について説
明する。 最初に、実際のセンサ31の感度温度特性の補償に
先立ち、センサ31の感度を室温などの基準温度T0
おいて規定値に設定する。具体的には、センサ31の第
2の電流入力端子(B点)と電圧発生回路33の分圧点
(F点)とを電気的に接続して、電流加算回路34のト
ランジスタQ1のベースとトランジスタQ2のベースと
にそれぞれ印加される電圧の差を「0」とし、センサ3
1に供給される補正駆動電流Is ′を定電流回路32が
発生する駆動電流Is のみとしたうえで(補正電流Ia
の値を「0」としたうえで)、そのセンサ31の感度が
基準温度T0 において規定値に設定されるように、定電
流回路32の感度設定用抵抗R3の抵抗値を調整する。
つまり、この調整作業により、センサ31に定常的に供
給すべき電流Is の値が決定され、基準温度T0 におけ
るセンサ31の第2の電流入力端子の端子電圧も所定の
値に固定されるようになる。
【0025】なお、このセンサ31の感度の設定にあた
り、定電流回路32の演算増幅器A1が、電圧発生回路
33の基準電圧調整用抵抗R4および抵抗R5を駆動す
るのに充分な能力を有するものであれば、定電流回路3
2が発生する駆動電流Is の値が、以上のB点とF点と
の電気的接続によって変化するようなことはない。ま
た、実際のセンサ31の感度の設定は、その第1の電圧
出力端子と第2の電圧出力端子との間に生じる検出電圧
Vout を実測して行えばよい。
【0026】 次に、の調整作業で電気的に接続さ
れた状態にあるB点とF点とを基準温度T0 を保持した
ままの状態で切り離し、今度は、電圧発生回路33の分
圧点の基準電圧(F点の電圧)が、の調整作業で所定
の値に固定されたセンサ31の第2の電流入力端子の端
子電圧(B点の電圧)に一致するように(双方の電圧が
等しくなるように)、その電圧発生回路33の基準電圧
調整用抵抗R4の抵抗値を調整する。つまり、この調整
作業は、基準温度T0 において、電流加算回路34から
感度設定後のセンサ31に供給される補正電流Ia の値
を「0」に設定するためのものである。
【0027】なお、この補正電流Ia の値を実際に
「0」に設定するためには、そのときにセンサ31の第
1の電圧出力端子と第2の電圧出力端子との間に生じる
検出電圧Vout を、の調整作業で実測した検出電圧V
out に一致させればよい。
【0028】 最後に、実際にセンサ31の感度温度
特性を補償するため、周囲温度を基準温度T0 と所定の
温度差を有する任意温度T1 にまで変化させ、この任意
温度T1 において、センサ31の感度がの調整作業で
設定した規定値に一致するように、電流加算回路34の
感度温度特性補償用抵抗R6の抵抗値を調整する。つま
り、前掲の(4)式を参照すれば、周囲温度の変化に伴
ってセンサ31の検出素子の抵抗値Rが変化したときに
は、センサ31の第1の電圧出力端子と第2の電圧出力
端子との間に生じる検出電圧Vout が変化し、この検出
電圧Vout が変化するのと同時に第2の電流入力端子の
端子電圧(B点の電圧)が変化して、これと電圧発生回
路33が発生する基準電圧(F点の電圧)との間にも差
が生じるわけだが、この調整作業により、温度変化量に
応じて生じるB点の電圧とF点の電圧との差に比例した
補正電流Ia が、その補正電流Ia の値を決める比例係
数cが適正に設定された状態((a+b+c)の項が
「0」に設定された状態)でセンサ31に供給されるよ
うになる。そして、この結果、基準温度T0 と任意温度
1 との2つの温度における検出電圧Vout の差、すな
わち、それら2つの温度におけるセンサ31の感度の差
が完全に打ち消され、これにより、センサ31の感度温
度特性が補償されるようになる。
【0029】このように、以上のからまでの一連の
調整作業は、センサ31の基準温度T0 における感度と
任意温度T1 における感度とをただ単に等しく設定する
だけのものであり、しかも、この一連の調整作業を行う
過程には、基準温度T0 におけるセンサの感度を変化さ
せる要因が全くないので、このセンサ用出力補償回路に
よれば、従来のような所定の計算式に基づく調整作業に
よることなく、センサ31の感度温度特性を極めて容易
かつ良好に補償することが可能となる。
【0030】尚、以上の調整作業では、電流加算回路3
4からセンサ31に供給される補正電流Ia の値を基準
温度T0 において「0」に設定したが、場合によって
は、そのときの補正電流Ia の値を一定値に設定し、こ
の一定値の補正電流Ia が加算された状態の駆動電流I
s (補正駆動電流Is ′)により、基準温度T0 におけ
るセンサ31の感度を規定値に設定するようにしても何
ら差し支えない。この場合、まず、基準温度T0 におい
て、電流加算回路34からセンサ31に一定値の補正電
流Is が定常的に供給されるように、電圧発生回路33
の基準電圧調整用抵抗R4の抵抗値を調整し、さらに、
任意温度T1 におけるセンサ31の感度が規定値に一致
するように、電流加算回路34の感度温度特性補償用抵
抗R6の抵抗値を調整すればよい。
【0031】続いて、図2に示した第2の発明に係る零
点温度特性補償用のセンサ用出力補償回路を具体化した
第2の実施例について説明する。尚、この零点温度特性
補償用のセンサ用出力補償回路は、その構成が先の感度
温度特性補償用のセンサ用出力補償回路に類似している
為、これと同一または同等の構成をとる部分についての
作用などの説明は適宜省略するものとする。
【0032】図4は、第2の実施例に係る零点温度特性
補償用のセンサ用出力補償回路の構成を示す回路図であ
る。同図に示すように、この零点温度特性補償用のセン
サ用出力補償回路は、図2に示したセンサ21、定電流
源22、第1の電圧発生手段23、第2の電圧発生手段
24、電圧加算手段25、及び電圧増幅手段26にそれ
ぞれ対応するセンサ41、定電流回路42、第1の電圧
発生回路43、第2の電圧発生回路44、電圧加算回路
45、及び電圧増幅回路46で構成されている。
【0033】すなわち、このセンサ用出力補償回路によ
って零点温度特性が補償されるセンサ41は、圧力など
の被測定対象の変化に応じて抵抗値が変化する検出素子
を複数接続して成っており、かつ、駆動用の第1および
第2の電流入力端子(それぞれA点およびB点)と、被
測定対象の変化量検出用の第1および第2の電圧出力端
子(それぞれC点およびD点)とを具備して構成されて
いる。
【0034】また、定電流回路42は、演算増幅器A1
と、抵抗R1、R2およびR7とを具備して構成されて
おり、これらのうち、抵抗R1と抵抗R2とによって電
源電圧Vccを分圧して得られる電圧(演算増幅器A1の
非反転入力端子(+)に印加されるE点の電圧)と、抵
抗R7の抵抗値との相互の関係によって値が決まる駆動
電流Is を演算増幅器A1の反転入力端子(−)に発生
し、その発生した駆動電流Is をセンサ41の第1の電
流入力端子から第2の電流入力端子の方向に供給するよ
うになっている。
【0035】一方、第1の電圧発生回路43は、可変抵
抗R4と抵抗R5とを具備して構成されており、これら
可変抵抗R4と抵抗R5とによって電源電圧Vccを分圧
して得られる一定の基準電圧(分圧点に得られるF点の
電圧)をセンサ41の検出素子の状態とは無関係に発生
し、且つ、その発生すべき基準電圧の値を可変抵抗R4
の抵抗値の調整に応じて任意に調整できるようになって
いる(以下、上述の可変抵抗R4を基準電圧調整用抵抗
R4と呼ぶ)。同様に、第2の電圧発生回路44は、可
変抵抗R8と抵抗R9とを具備して構成されており、こ
れら可変抵抗R8と抵抗R9とによって電源電圧Vccを
分圧して得られる一定の基準電圧(分圧点に得られるG
点の電圧)をセンサ41の検出素子の状態とは無関係に
発生し、且つ、その発生すべき基準電圧の値を可変抵抗
R8の抵抗値の調整に応じて任意に調整できるようにな
っている(以下、上述の可変抵抗R8を零点出力電圧設
定用抵抗R8と呼ぶ)。
【0036】そして、電圧加算回路45は、相互の特性
が等しいトランジスタQ1およびQ2と、同じく相互の
特性が等しくカレントミラー回路45aを構成するトラ
ンジスタQ3およびQ4と、定電流源I1およびI2
と、可変抵抗R6と、演算増幅器A2と、抵抗R10と
を具備して構成されている。詳しくは、この電圧加算回
路45は、利得可変型の単一出力差動増幅回路と正相増
幅回路とを組み合わせたものであり、その実際の動作時
には、定電流回路42からの駆動電流Is の供給に伴っ
てセンサ41の第2の電流入力端子に生じる端子電圧
(トランジスタQ1のベースに印加されるB点の電圧)
と、第1の電圧発生回路43が発生する基準電圧(トラ
ンジスタQ2のベースに印加されるF点の電圧)との差
に比例した補正電圧を第2の電圧発生回路44が発生す
る基準電圧(G点の電圧)に加算し(補正電圧が加算さ
れた状態の基準電圧を補正基準電圧(H点の電圧)とす
る)、且つ、その加算すべき補正電圧の値を決める比例
係数を可変抵抗R6の抵抗値の調整に応じて任意に調整
できるように構成されている。つまり、演算増幅器A2
の出力端子に得られる補正基準電圧は、その非反転入力
端子(−)に印加される第2の電圧発生回路44が発生
する基準電圧に、反転入力端子(+)に接続される抵抗
R10の抵抗値とこれを流れる帰還電流Ib の値との相
互の関係によって値が決まる補正電圧を加算したものと
なる(以下、上述の可変抵抗R6を零点温度特性補償用
抵抗R6と呼ぶ)。
【0037】さらに、電圧増幅回路46は、演算増幅器
A3と、抵抗R11、R12、R13およびR14とを
具備して構成された差動増幅回路であり、その実際の動
作時には、定電流回路42からの駆動電流Is の供給に
伴ってセンサ41の第1の電圧出力端子に生じる端子電
圧(C点の電圧)と、同じく第2の電圧出力端子に生じ
る端子電圧(D点の電圧)との差を増幅し、その増幅後
の電圧に電圧加算回路45の演算増幅器A2の出力端子
に得られる補正基準電圧を加算し、検出電圧Vout とし
て出力するようになっている。
【0038】次に、以上のように構成された零点温度特
性補償用のセンサ用出力補償回路の動作原理について説
明する。まず、このセンサ用出力補償回路によって零点
温度特性が補償されるセンサ41に定電流回路42から
駆動電流Is が供給されたとき、電圧加算回路45のト
ランジスタQ1のベースに印加される第2の電流入力端
子(B点)の端子電圧V B を、第1の電流入力端子(A
点)に生じる端子電圧VA との関係で表せば、 VB =VA −R0(1+αΔT) Is ・・・(11)と なる。ただし、R0 は室温などの基準温度T0 における
AB間の抵抗値、αは基準温度T0 における抵抗温度係
数、ΔTは基準温度T0 と所定の温度差を有する任意温
度T1 の方向への温度変化量である。
【0039】また、電圧加算回路45の零点温度特性補
償用抵抗R6と抵抗R10とを同時に流れる帰還電流I
b を、先の端子電圧VB および電圧加算回路45のトラ
ンジスタQ2のベースに印加される第1の電圧発生回路
43の分圧点(F点)の基準電圧VF との関係で表せ
ば、 Ib =( VF −VB ) /R6 ・・・(12) となる。
【0040】さらに、電圧加算回路45の演算増幅器A
2の出力端子(H点)に得られる補正基準電圧VH を、
その演算増幅器A2の非反転入力端子(+)に印加され
る第2の電圧発生回路44の分圧点(G点)の基準電圧
G との関係で表し、これに先の(11)式および(1
2)式を代入すれば、 VH =VG +Ib R10 =VG +( R10/R6 )〔VF −{VA −R0(1+αΔT) Is }〕 ・・・(13) となる。
【0041】ここで、基準温度T0 において、定電流回
路42からの駆動電流Is の供給に伴ってセンサ41の
第2の電流入力端子に生じる端子電圧VB と、第1の電
圧発生回路43が発生する基準電圧VF とが等しくなる
ように、その第1の電圧発生回路43の基準電圧調整用
抵抗R4の抵抗値を調整しておけば、電圧加算回路45
は、周囲温度が基準温度T0 にあるときには、当然、零
点温度特性補償用抵抗R6がどのような抵抗値にあろう
と第2の電圧発生回路44が発生する基準電圧VG に等
しい補正基準電圧VH を出力し(補正電圧の値が
「0」)、また、その周囲温度が基準温度T0 から任意
温度T1 の方向に所定の温度だけ変化したときには、こ
の温度変化量ΔTに比例した補正電圧が加算された状態
の補正基準電圧VH を出力するようになる。したがっ
て、その基準温度T0 (ΔTが「0」)において端子電
圧VB と基準電圧VF とを等しくすれば、(11)式よ
り、 VF =VA −R0 Is ・・・(14) と表される。
【0042】そこで、この(14)式を(13)式に代
入すれば、補正基準電圧VH は、 VH =VG +(R10/R6)R0 αΔTIs ・・・(15) と表され、この(15)式における唯一の変数である零
点温度特性補償用抵抗R6を調整することで、基準温度
0 における補正基準電圧VH (すなわち基準電圧
G )を変化させることなく、任意温度T1 における補
正基準電圧VH を自在に設定できる。
【0043】次に、以上の動作原理に基づく実際のセン
サ41の零点温度特性の補償に係る調整作業について説
明する。 最初に、実際のセンサ41の零点温度特性の補償に
先立ち、室温などの基準温度T0 において、センサ41
の第2の電流入力端子(B点)の端子電圧VBと、第1
の電圧発生回路43の分圧点(F点)の基準電圧VF
が等しくなるように、その第1の電圧発生回路43の基
準電圧調整用抵抗R4の抵抗値を調整する。つまり、こ
の調整作業は、基準温度T0 において、電圧加算回路4
5の零点温度特性補償用抵抗R6と抵抗R10とを同時
に流れる帰還電流Ib の値を「0」に設定し、その基準
温度T0 において電圧加算回路45の演算増幅器A2の
出力端子(H点)から電圧増幅回路46に与えられる補
正基準電圧VH が、第2の電圧発生回路44の分圧点
(G点)の基準電圧VG と常に等しくなるように設定す
る(補正電圧の値を「0」に設定する)ためのものであ
る。
【0044】 次に、この同じ基準温度T0 におい
て、電圧増幅回路46から出力される検出電圧Vout の
零点出力電圧が規定値に設定されるように、第2の電圧
発生回路44の零点出力電圧設定用抵抗R8の抵抗値を
調整する。つまり、この調整作業は、第2の電圧発生回
路44が発生する基準電圧VG の値を設定することで、
の調整作業によって基準電圧VG と常に等しくなるよ
うに設定された状態の補正基準電圧VH を所定の値に設
定し、この状態の補正基準電圧VH によって電圧増幅回
路46の増幅率を決定するためのものである。
【0045】尚、実際のセンサ41の零点出力電圧の設
定は、勿論、電圧増幅回路46の零点出力電圧を決定す
るためのものである。 最後に、実際にセンサ41の零点温度特性を補償す
るため、周囲温度を基準温度T0 と所定の温度差を有す
る任意温度T1 にまで変化させ、この任意温度T1 にお
いて、電圧増幅回路46から出力される検出電圧Vout
の零点出力電圧がの調整作業で設定した規定値に一致
するように、電圧加算回路45の零点温度特性補償用抵
抗R6の抵抗値を調整する。つまり、前掲の(15)式
を参照すれば、周囲温度の変化に伴ってセンサ41の検
出素子の抵抗値R0 が変化したときには、電圧加算回路
45の演算増幅器A2の出力端子に得られる補正基準電
圧VH が変化し、この補正基準電圧VH が変化するのと
同時にセンサ41の第2の電流入力端子の端子電圧VB
が変化して、これと第1の電圧発生回路43が発生する
基準電圧VF との間にも差が生じるわけだが、この調整
作業により、温度変化量ΔTに応じて生じる端子電圧V
B と基準電圧VF との差に比例した補正電圧が加算され
た状態の補正基準電圧VH が、その補正電圧の値を決め
る比例係数が適正に設定された状態で電圧増幅回路46
に与えられるようになる。そして、その結果、基準温度
0 と任意温度T1 との2つの温度における検出電圧V
out の零点出力電圧の差が完全に打ち消され、これによ
り、センサ41の零点温度特性が補償されるようにな
る。
【0046】このように、以上のからまでの一連の
調整作業は、電圧増幅回路46から出力される検出電圧
Vout の基準温度T0 における零点出力電圧と任意温度
1における零点出力電圧とをただ単に等しく設定する
だけのものであり、しかも、この一連の調整作業を行う
過程には、基準温度T0 における検出電圧Vout の零点
出力電圧を変化させる要因が全くないので、このセンサ
用出力補償回路によれば、従来のような所定の計算式に
基づく調整作業によることなく、センサ41の零点温度
特性を極めて容易かつ良好に補償することが可能とな
る。
【0047】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、実際の出力温度特性の補償に係る調整作業を、
基準温度におけるセンサの感度および零点出力電圧と任
意温度におけるセンサの感度および零点出力電圧とをた
だ単に等しく設定するだけで行うことができ、しかも、
この一連の調整作業を行う過程には、基準温度における
センサの感度および零点出力電圧を変化させる要因が全
くないことから、従来のような所定の計算式に基づく調
整作業によることなく、センサの出力温度特性を極めて
容易かつ良好に補償することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明に係る感度温度特性補償用のセンサ
用出力補償回路の構成を示すブロック図である。
【図2】第2の発明に係る零点温度特性補償用のセンサ
用出力補償回路の構成を示すブロック図である。
【図3】第1の実施例に係る感度温度特性補償用のセン
サ用出力補償回路の構成を示す回路図である。
【図4】第2の実施例に係る零点温度特性補償用のセン
サ用出力補償回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
31 センサ 32 定電流回路 33 電圧発生回路 34 電流加算回路 41 センサ 42 定電流回路 43 第1の電圧発生回路 44 第2の電圧発生回路 45 電圧加算回路 46 電圧増幅回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定対象の変化に応じて抵抗値が変化
    する検出素子を複数接続して成り、且つ、駆動用の第1
    および第2の電流入力端子と、前記被測定対象の変化量
    検出用の第1および第2の電圧出力端子とを具備するセ
    ンサの感度温度特性を補償するセンサ用出力補償回路で
    あって、 前記センサの第1の電流入力端子から第2の電流入力端
    子の方向に駆動電流を供給する定電流源と、 前記センサの検出素子の状態とは無関係に一定の基準電
    圧を発生し、且つ、その発生する基準電圧の値を調整可
    能な電圧発生手段と、 前記定電流源からの駆動電流の供給に伴って前記センサ
    の第1の電流入力端子と第2の電流入力端子とにそれぞ
    れ生じる端子電圧のうち、周囲温度の変化に伴って前記
    センサの検出素子の抵抗値が変化した時に値が変化する
    方の端子電圧と、前記電圧発生手段が発生する基準電圧
    との差に比例した補正電流を前記センサに供給される駆
    動電流に加算し、かつ、その加算すべき補正電流の値を
    決める比例係数を調整することが可能な電流加算手段
    と、 を有することを特徴とするセンサ用出力補償回路。
  2. 【請求項2】 被測定対象の変化に応じて抵抗値が変化
    する検出素子を複数接続して成り、かつ、駆動用の第1
    および第2の電流入力端子と、前記被測定対象の変化量
    検出用の第1および第2の電圧出力端子とを具備するセ
    ンサの零点温度特性を補償するセンサ用出力補償回路で
    あって、 前記センサの第1の電流入力端子から第2の電流入力端
    子の方向に駆動電流を供給する定電流源と、 前記センサの検出素子の状態とは無関係に一定の基準電
    圧をそれぞれ発生し、かつ、その発生すべき基準電圧の
    値をそれぞれ調整することの可能な第1および第2の電
    圧発生手段と、 前記定電流源からの駆動電流の供給に伴って前記センサ
    の第1の電流入力端子と第2の電流入力端子とにそれぞ
    れ生じる端子電圧のうち、周囲温度の変化に伴って前記
    センサの検出素子の抵抗値が変化したときに値が変化す
    る方の端子電圧と、前記第1の電圧発生手段が発生する
    基準電圧との差に比例した補正電圧を前記第2の電圧発
    生手段が発生する基準電圧に加算し、かつ、その加算す
    べき補正電圧の値を決める比例係数を調整することの可
    能な電圧加算手段と、 前記定電流源からの駆動電流の供給に伴って前記センサ
    の第1の電圧出力端子と第2の電圧出力端子とにそれぞ
    れ生じる端子電圧の差を増幅し、前記電圧加算手段によ
    って補正電圧が加算された状態の前記第2の電圧増幅手
    段が発生する基準電圧を加算する電圧増幅手段と、 を有することを特徴とするセンサ用出力補償回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6154087A (en) * 1997-10-03 2000-11-28 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Sensor output compensation circuit
CN110006585A (zh) * 2019-05-06 2019-07-12 上海掌门科技有限公司 一种压力传感器的数据采集装置及方法

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