JPH0792047A - 微小圧力差検出装置 - Google Patents
微小圧力差検出装置Info
- Publication number
- JPH0792047A JPH0792047A JP23833193A JP23833193A JPH0792047A JP H0792047 A JPH0792047 A JP H0792047A JP 23833193 A JP23833193 A JP 23833193A JP 23833193 A JP23833193 A JP 23833193A JP H0792047 A JPH0792047 A JP H0792047A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hall element
- pressure difference
- magnetic
- diaphragm
- detecting device
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 従来よりヒステリシスが少なく、高感度の微
小圧力差の検出装置を提供する。 【構成】 中央部にホール素子センサー５を設けたベー
ス１とそのカバー２とで形成される密閉空間が、金属製
ダイヤフラム３により上下２室に区分され、前記ダイヤ
フラム３が非磁性の場合は、その下面中央部にホール素
子６に微小間隔を保って対面する磁性体１０が接合さ
れ、磁性の場合は、中央部が磁力線２１を集中するよう
ホール素子６に向かって凸状となっている。
小圧力差の検出装置を提供する。 【構成】 中央部にホール素子センサー５を設けたベー
ス１とそのカバー２とで形成される密閉空間が、金属製
ダイヤフラム３により上下２室に区分され、前記ダイヤ
フラム３が非磁性の場合は、その下面中央部にホール素
子６に微小間隔を保って対面する磁性体１０が接合さ
れ、磁性の場合は、中央部が磁力線２１を集中するよう
ホール素子６に向かって凸状となっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気体または液体が示す
数１０ｍｍ／Ｈ2 Ｏ未満の微小圧力差の検出装置に関す
るものである。
数１０ｍｍ／Ｈ2 Ｏ未満の微小圧力差の検出装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、気体または液体の圧力差測定に
は、ダイヤフラム式圧力検出装置が用いられていた。し
かしこの場合、ダイヤフラムがゴム製であるため、図５
に見られるように、微小圧力を増減させると検出装置に
約２％にも及ぶ出力電圧の差、すなわちヒステリシス現
象を起こすので実用には供されなかった。これを解決す
るためにダイヤフラムに原点復帰用バネを用いることが
考えられたが、微小圧力差の場合はバネの設定が難しい
という問題があった。
は、ダイヤフラム式圧力検出装置が用いられていた。し
かしこの場合、ダイヤフラムがゴム製であるため、図５
に見られるように、微小圧力を増減させると検出装置に
約２％にも及ぶ出力電圧の差、すなわちヒステリシス現
象を起こすので実用には供されなかった。これを解決す
るためにダイヤフラムに原点復帰用バネを用いることが
考えられたが、微小圧力差の場合はバネの設定が難しい
という問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この点につ
いて検討し、微小圧力差に対して検出感度が高く、ヒス
テリシス現象を生じない微小圧力差検出装置を提供しよ
うとするものである。
いて検討し、微小圧力差に対して検出感度が高く、ヒス
テリシス現象を生じない微小圧力差検出装置を提供しよ
うとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、中央部にホー
ル素子センサーを設けたベースとそのカバーとで形成さ
れる密閉空間が、金属製ダイヤフラムにより上下２室に
区分され、前記ダイヤフラムが非磁性の場合は、その下
面中央部にホール素子に微小間隔を保って対面する磁性
体が接合され、磁性の場合は、中央部が磁力線を集中す
るようホール素子に向かって凸状となっていることを特
徴とする微小圧力差検出装置を要旨とする。
ル素子センサーを設けたベースとそのカバーとで形成さ
れる密閉空間が、金属製ダイヤフラムにより上下２室に
区分され、前記ダイヤフラムが非磁性の場合は、その下
面中央部にホール素子に微小間隔を保って対面する磁性
体が接合され、磁性の場合は、中央部が磁力線を集中す
るようホール素子に向かって凸状となっていることを特
徴とする微小圧力差検出装置を要旨とする。
【０００５】以下本発明の一実施態様を図によって詳し
く説明する。図１（ａ）において、本発明の検出装置は
ベース１とこれにかぶせるカバー２よりなり、両者によ
り形成された密閉空間は、両者間に挟持した金属製ダイ
ヤフラム３によりＡ，Ｂの上下２室に気密に区分され
る。４はゴムシールである。しかしてベース１の中央部
にホール素子センサー５が設けられている。これは上端
にホール素子６が設けられ、これに接して順に磁石７、
継鉄８を配してケース９に保持したものである。金属製
ダイヤフラム３は非磁性で、可撓性を与えるため波状を
なし、下面中央部に磁性体１０が、ホール素子６に微小
間隔を保って対面するよう接合されている。開口１１、
１２はそれぞれＡ、Ｂ室への流体の出入口である。１３
はホール素子６の出力電圧を増幅する増幅装置、１４は
増幅出力すなわち検出した微小圧力差に応じた電圧の表
示用メーターである。
く説明する。図１（ａ）において、本発明の検出装置は
ベース１とこれにかぶせるカバー２よりなり、両者によ
り形成された密閉空間は、両者間に挟持した金属製ダイ
ヤフラム３によりＡ，Ｂの上下２室に気密に区分され
る。４はゴムシールである。しかしてベース１の中央部
にホール素子センサー５が設けられている。これは上端
にホール素子６が設けられ、これに接して順に磁石７、
継鉄８を配してケース９に保持したものである。金属製
ダイヤフラム３は非磁性で、可撓性を与えるため波状を
なし、下面中央部に磁性体１０が、ホール素子６に微小
間隔を保って対面するよう接合されている。開口１１、
１２はそれぞれＡ、Ｂ室への流体の出入口である。１３
はホール素子６の出力電圧を増幅する増幅装置、１４は
増幅出力すなわち検出した微小圧力差に応じた電圧の表
示用メーターである。
【０００６】増幅器の一例を図１（ｂ）に示すと、ホー
ル素子６の電流電極１５、１５´間に、電源電圧Ｖｃｃ
を定電圧化した電圧を増幅器１６を通して加え所定電流
を流すと、出力電圧電極１７、１７´間に微小圧力差に
比例した電圧が得られる。これを係数増幅器１８、１９
を通して表示用メーター１４に加える。可変抵抗器２０
はホール素子５の不平衡電圧を除去するために調節す
る。
ル素子６の電流電極１５、１５´間に、電源電圧Ｖｃｃ
を定電圧化した電圧を増幅器１６を通して加え所定電流
を流すと、出力電圧電極１７、１７´間に微小圧力差に
比例した電圧が得られる。これを係数増幅器１８、１９
を通して表示用メーター１４に加える。可変抵抗器２０
はホール素子５の不平衡電圧を除去するために調節す
る。
【０００７】金属製ダイヤフラム３が磁性の場合は、磁
性体を設けず、磁力線を集中するよう中央部が下、すな
わちホール素子に向かって凸状とする。またその厚さは
薄いほど圧力差に対し敏感であるが、直線性は悪くな
る。本発明では１０ｍｍ／Ｈ2Ｏ未満の圧力差に対し、
厚さを２０μｍ程度にしたとき直線性、感度ともに良好
であることを見出した（図４参照）。同一流体回路の異
なる部分の圧力差を検出するような場合は、開口１１に
一方の流体検出部分を接続し、他方の流体検出部分を開
口１２に接続するのがよい。大気圧との差を検出する場
合は、開口の一方を大気に解放すればよい。
性体を設けず、磁力線を集中するよう中央部が下、すな
わちホール素子に向かって凸状とする。またその厚さは
薄いほど圧力差に対し敏感であるが、直線性は悪くな
る。本発明では１０ｍｍ／Ｈ2Ｏ未満の圧力差に対し、
厚さを２０μｍ程度にしたとき直線性、感度ともに良好
であることを見出した（図４参照）。同一流体回路の異
なる部分の圧力差を検出するような場合は、開口１１に
一方の流体検出部分を接続し、他方の流体検出部分を開
口１２に接続するのがよい。大気圧との差を検出する場
合は、開口の一方を大気に解放すればよい。
【０００８】ホール素子６はＧａＡｓ等の半導体の縦、
横０．１ｍｍ程度の薄片で、面に平行に一方向に電流を
流し、面に垂直に磁力線を透過させると、流した電流に
直角方向に、透過させた磁束密度に比例した電圧が得ら
れる。したがってホール素子にバイアス磁界を与えるた
めの磁石と、磁力線を集束させるための継鉄を重ねたホ
ール素子センサーに、磁性体を０．１〜０．５ｍｍ程度
の間隔を保って対面させると、間隔のわずかな変化が電
圧の変化となって取り出される。しかもこれは磁性体ま
でのわずかな間隔を非接触で正確に検出することができ
る。
横０．１ｍｍ程度の薄片で、面に平行に一方向に電流を
流し、面に垂直に磁力線を透過させると、流した電流に
直角方向に、透過させた磁束密度に比例した電圧が得ら
れる。したがってホール素子にバイアス磁界を与えるた
めの磁石と、磁力線を集束させるための継鉄を重ねたホ
ール素子センサーに、磁性体を０．１〜０．５ｍｍ程度
の間隔を保って対面させると、間隔のわずかな変化が電
圧の変化となって取り出される。しかもこれは磁性体ま
でのわずかな間隔を非接触で正確に検出することができ
る。
【０００９】
【作用】つぎに図２（ａ）によって本発明の検出装置の
作用を説明する。ベース１の中央部に設けたホール素子
センサー５に磁性体１０を近接して対面させると、磁力
線２１は一部磁性体１０を通る。ここで図１（ａ）のＡ
室の圧力が増加すると、図２（ｂ）に示すように、金属
製ダイヤフラム３が押下げられ、磁性体１０とホール素
子６との間隔がｄ1 よりｄ2 に減少する。この結果磁石
７の周囲の磁気抵抗が減少してホール素子６を垂直に透
過する磁力線が増し、磁束密度の増加に比例して出力電
圧電極１７、１７´に生じる電圧が増加し、これが係数
増幅器１８、１９で増幅されて表示用メーター１４に、
間隔が変化した量に応じたすなわち微小圧力差に応じた
指示が現れる。初めに圧力差がないときの表示用メータ
ーの指示を零に調節すれば、以後の圧力差の増加を直接
読み取ることができる。
作用を説明する。ベース１の中央部に設けたホール素子
センサー５に磁性体１０を近接して対面させると、磁力
線２１は一部磁性体１０を通る。ここで図１（ａ）のＡ
室の圧力が増加すると、図２（ｂ）に示すように、金属
製ダイヤフラム３が押下げられ、磁性体１０とホール素
子６との間隔がｄ1 よりｄ2 に減少する。この結果磁石
７の周囲の磁気抵抗が減少してホール素子６を垂直に透
過する磁力線が増し、磁束密度の増加に比例して出力電
圧電極１７、１７´に生じる電圧が増加し、これが係数
増幅器１８、１９で増幅されて表示用メーター１４に、
間隔が変化した量に応じたすなわち微小圧力差に応じた
指示が現れる。初めに圧力差がないときの表示用メータ
ーの指示を零に調節すれば、以後の圧力差の増加を直接
読み取ることができる。
【００１０】
【実施例】図１に示す検出装置において、受圧面積２，
２００ｍｍ2 、厚さ２０μｍのステンレス製ダイヤフラ
ムをもち、ＧａＡｓのホール素子を使用した検出装置に
より測定した、空気の微小圧力差と検出電圧の変化を図
３に示す。図より明らかなようにヒステリシスは０．０
１％以下におさえられている。
２００ｍｍ2 、厚さ２０μｍのステンレス製ダイヤフラ
ムをもち、ＧａＡｓのホール素子を使用した検出装置に
より測定した、空気の微小圧力差と検出電圧の変化を図
３に示す。図より明らかなようにヒステリシスは０．０
１％以下におさえられている。
【００１１】
【発明の効果】本発明の検出装置によれば、２０ｍｍ／
Ｈ2 Ｏ未満の微小な圧力差も非接触でヒステリシスな
く、高感度でしかも正確に検出することができ、産業上
の優位性はきわめて大きい。
Ｈ2 Ｏ未満の微小な圧力差も非接触でヒステリシスな
く、高感度でしかも正確に検出することができ、産業上
の優位性はきわめて大きい。
【図１】（ａ）は本発明の検出装置の全体説明図、
（ｂ）は駆動・増幅装置の回路図である。
（ｂ）は駆動・増幅装置の回路図である。
【図２】（ａ）はホール素子センサーの作用の説明図、
（ｂ）は（ａ）の場合より磁性体とホール素子の間隔が
小さくなったときの説明図である。
（ｂ）は（ａ）の場合より磁性体とホール素子の間隔が
小さくなったときの説明図である。
【図３】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図４】各種金属製ダイヤフラムによる検出感度を示す
グラフである。
グラフである。
【図５】従来のゴム製ダイヤフラムによる検出感度を示
すグラフである。
すグラフである。
１…ベース ２…カバー ３…金属製ダイヤフラム ４…ゴムシール ５…ホール素子センサー ６…ホール素子 ７…磁石 ８…継鉄 ９…ケース １０…磁性体 １１…開口 １２…開口 １３…増幅装置 １４…表示用メーター １５、１５´…電流電極 １６…増幅器 １７、１７´…出力電圧電極 １８、１９…係数増幅器 ２０…可変抵抗器 ２１…磁力線
Claims (2)
- 【請求項１】 中央部にホール素子センサーを設けたベ
ースとそのカバーとで形成される密閉空間が、金属製ダ
イヤフラムにより上下２室に区分され、前記ダイヤフラ
ムが非磁性の場合は、その下面中央部にホール素子に微
小間隔を保って対面する磁性体が接合され、磁性の場合
は、中央部が磁力線を集中するようホール素子に向かっ
て凸状となっていることを特徴とする微小圧力差検出装
置。 - 【請求項２】 上下２室には、それぞれ気体または液体
のための開口が設けられている請求項１に記載の微小圧
力差検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23833193A JPH0792047A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 微小圧力差検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23833193A JPH0792047A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 微小圧力差検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792047A true JPH0792047A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17028625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23833193A Pending JPH0792047A (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 微小圧力差検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792047A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100800414B1 (ko) * | 2004-02-02 | 2008-02-01 | 드와이어 인스투르먼쓰 인코포레이티드 | 압력 변환기 및 압력 차이에 응답하여 전자 신호를 생성하는 방법 |
| WO2023007870A1 (ja) * | 2021-02-02 | 2023-02-02 | シチズンファインデバイス株式会社 | 圧力センサ装置及び受圧素子 |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP23833193A patent/JPH0792047A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100800414B1 (ko) * | 2004-02-02 | 2008-02-01 | 드와이어 인스투르먼쓰 인코포레이티드 | 압력 변환기 및 압력 차이에 응답하여 전자 신호를 생성하는 방법 |
| WO2023007870A1 (ja) * | 2021-02-02 | 2023-02-02 | シチズンファインデバイス株式会社 | 圧力センサ装置及び受圧素子 |
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